DE112006001080T5

DE112006001080T5 - Überwachen der Scanspiegelbewegung in elektro-optischen Lesern und Bildprojektoren

Info

Publication number: DE112006001080T5
Application number: DE112006001080T
Authority: DE
Inventors: Frederick F. Wood
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: US7497578B2; WO2006116330A3; CN101529331A; US20060244924A1; WO2006116330A2; JP2008539465A; JP4681045B2; CN101529331B

Abstract

Eine Anordnung zur Überwachung der Bewegung eines Scanspiegels, die Folgendes aufweist:
a) einen Antrieb, der einen Permanentmagneten mit einem permanenten Magnetfeld umfasst und der auf dem Spiegel zur gemeinsamen Bewegung mit diesem angebracht ist, sowie eine erregbare Antriebsspule, die bei Erregung durch ein periodisches Antriebssignal, ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das mit dem permanenten Feld des Magneten interagiert, um den Spiegel und den Magneten gemeinsam zu bewegen;
b) eine primäre Rückkopplungsspule in der Nähe des Magneten zur Erzeugung eines primären Rückkopplungssignals, das eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet, wobei die primäre Rückkopplungsspule sich ebenfalls in der Nähe der Antriebsspule befindet und durch Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert wird;
c) eine sekundäre Rückkopplungsspule, die weiter weg von dem Magneten verglichen mit der primären Rückkopplungsspule positioniert ist, und betriebsbereit ist, um ein sekundäres Rückkopplungssignal zu erzeugen, das schwächer als das primäre Rückkopplungssignal ist und...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Überwachen der Bewegung eines Scanspiegels, der eingesetzt wird, um einen Lichtstrahl in elektro-optischen Lesern zum Lesen von (Kenn-)Zeichen, wie beispielsweise Strichcodesymbolen, hinwegzustreichen oder in Bildprojektoren zum Anzeigen von Bildern und insbesondere zur Verringerung des Übersprechens in einem Rückkopplungssignal, das eine Anzeige für eine derartige Spiegelbewegung bildet.
Elektro-optische Leser sind in der Technik bekannt, um ein räumliches Muster graphischer (Kenn-)Zeichen, die als ein Symbol bekannt sind, elektro-optisch in ein zeitveränderliches elektrisches Signal umzuwandeln, welches dann in Daten decodiert wird. Typischerweise wird ein Lichtstrahl, der von einer Lichtquelle erzeugt wird, durch eine Linse entlang eines optischen Pfads zu einem Ziel hin, das das Symbol umfasst, fokussiert. Der Lichtstrahl wird wiederholt entlang einer Scanlinie oder einer Reihe von Scanlinien, die in einem Rastermuster angeordnet sind, über das Symbol durch Bewegen eines Scanspiegels, der in dem optischen Pfad angeordnet ist, hinweggestrichen. Ein Photodetektor detektiert Licht, das von dem Symbol gestreut oder reflektiert wird und erzeugt ein analoges, elektrisches Signal. Die elektronische Schaltung wandelt das analoge Signal in ein digitalisiertes Signal mit Pulsbreiten, die den physischen Breiten der Striche und Zwischenräume entsprechen, die das Symbol aufweist, um und ein Decodierer decodiert das digitalisierte Signal in Daten, die das Symbol beschreiben.
Das wiederholte Hinwegstreichen des Lichtstrahls wird durch einen Antrieb ausgeführt, und zwar typischerweise einen Motor mit einem Rotor, der um eine Achse oszillierbar ist. Ein Permanentmagnet und der Scanspiegel sind gemeinsam mit dem Rotor oszillierbar. Der Motor wird durch eine Antriebsspule angetrieben, die auf einen Spulenkörper gewickelt ist, der physisch nahe an dem Permanentmagneten angeordnet ist. Eine Rückkopplungsspule ist ebenfalls auf den gleichen Spulenkörper gewickelt. Ansprechend auf ein Wechselspannungsantriebssignal, das an die Antriebsspule angelegt wird, interagiert das durch die Antriebsspule erzeugte elektromagnetische Feld mit dem permanenten Magnetfeld des Magneten, wodurch der Magnet und der Spiegel gemeinsam bewegt werden. Die Frequenz des Antriebssignals in der Antriebsspule ist die gleiche wie die Rotorbewegung, wobei ein Zyklus des Antriebssignals einem Zyklus der Rotorbewegung entspricht. Die Amplitude des Antriebssignals in der Antriebsspule ist proportional zu der Geschwindigkeit der Rotorbewegung. Die Polarität des Antriebssignals in der Antriebsspule ist abhängig von der Richtung der Rotorbewegung, so dass ein positiver halber Zyklus des Antriebssignals anzeigt, dass sich der Rotor in einer Antriebsrichtung bewegt, und ein negativer halber Zyklus anzeigt, dass sich der Rotor in der entgegengesetzten Antriebsrichtung bewegt. Nulldurchgänge des Antriebssignals treten auf, wenn der Rotor seine Maximalbewegung an einem Ende einer entsprechenden Scanlinie erreicht. Bei einem Nulldurchgang hält der Rotor für einen Augenblick an und kehrt die Antriebsrichtung um.
Die Rückkopplungsspule ist für eine Vielzahl von Zwecken nützlich. Sie erzeugt ein Wechselspannungssignal, das als ein Feedback- bzw. Rückkopplungssignal bekannt ist, aufgrund der Bewegung des Magneten. Die Frequenz und Polarität des Rückkopplungssignals, das in der Rückkopplungsspule erzeugt wird, entspricht der Frequenz und der Polarität des Antriebssignals. Eine elektrische Antriebsüberwachungsschaltung wird oft eingesetzt, um die Amplitude des Rückkopplungssignals zu überwachen und um beispielsweise die Lichtquelle abzuschalten, wenn die Amplitude unter einen vorbestimmten Schwellenwert fällt, wodurch angezeigt wird, dass der Antrieb eine Fehlfunktion aufweist. Eine elektrische Regelungsschaltung wird oft ebenfalls eingesetzt, um das Rückkopplungssignal zu verarbeiten, um Entscheidungen darüber zu treffen, wie der Antrieb des Motors fortzuführen ist. Noch eine weitere elektronische Schaltung, die oft eingesetzt wird, verarbeitet die Nulldurchgänge des Rückkopplungssignals, um ein Beginn-des-Scanens- (SOS = Start-of-Scan) Signal herzuleiten, das die Rotorbewegung repräsentiert und verwendet wird, um die Scanlinien zu synchronisieren.
Obwohl für die vorgesehenen Zwecke im Allgemeinen zufriedenstellend, verursacht die Verwendung der Rückkopplungsspule zur Überwachung von Antriebsfehlern, zum Antreiben des Antriebsmotors und zum Erzeugen des SOS-Signals Probleme. Es gibt eine unerwünschte magnetische Kopplung oder ein Nebenbzw. Übersprechen zwischen den Antriebs- und Rückkopplungsspulen. Um solche ungewollten, gekoppelten Signale und das resultierende Rauschen und die Verzerrung zu entfernen, werden gewöhnlich Elektroniken hinzugefügt, um aktiv die gekoppelten Signale auszugleichen bzw. aufzuheben, und eine Filterung ist notwendig, um die Regelkreisstabilität sicherzustellen. Da die Filterung Phasenverzögerungen einführt, wird das SOS-Signal nie die wahre Position eines Strahlpunkts bzw. Strahlflecks auf dem scannenden Lichtstrahl relativ zu den führenden Strichen und Zwischenräumen in einem Zielsymbol darstellen. Dieses Problem wird in der Technik durch Hinzufügen und Anpassen von Elektroniken gelöst, um das SOS-Signal zu beschleunigen oder zu verzögern, und zwar abhängig von dem Motortyp der verwendet wird. In der Technik ist ebenfalls die Verwendung von optischen Rückkopplungsschaltungen vorgeschlagen worden. Wenn die Rückkopplungsspule mit der Antriebsspule gekoppelt ist, wird darüber hinaus manchmal ein lästiges Summgeräusch erzeugt.
Eine weitere Anordnung, anders als ein Symbolleser, die wiederholt einen Lichtstrahl in einem Rastermuster über ein Ziel scannt, ist ein Bildprojektor zum Projizieren eines Bilds auf eine Anzeigeoberfläche, beispielsweise einen Bildschirm. Typischerweise projizieren einer oder mehrere erregbare Laser unterschiedlicher Wellenlängen entsprechende Laserstrahlen zu dem Bildschirm hin, während ein oszillierender Antrieb die Strahlen in Scanlinien über den Bildschirm hinwegstreicht. Gewöhnlich wird ein Paar von Scanspiegeln eingesetzt, um die Strahlen in zueinander rechtwinkligen Richtungen hinwegzustreichen. Die Laser werden während jedes Hinwegstreichens erregt und enterregt, um ein Bitmap-Bild auf den Bildschirm zur Ansicht zu erzeugen. Wie in dem Fall der Leser wird zumindest einer dieser Scanspiegel durch einen Antrieb oszilliert, der einen Motor mit Rückkopplungs- und Antriebsspulen umfasst, wie oben beschrieben, mit den begleitenden Problemen miteinander gekoppelter Signale, zusätzlicher Hardware, Phasenverzögerungen und lästiger Geräusche. Das Übersprechen ist ein schwerwiegen deres Problem bei Bildprojektoren, da die Bewegung oder Geschwindigkeit des Scanspiegels und folglich jeder Scanlinie, über die der Scanspiegel hinwegstreicht, sehr stark gesteuert werden muss, um ein konstanter Wert für sowohl Rechts-nach-Links- als auch Links-nach-Rechts-Scanlinien zu sein. Andernfalls wird sich das projizierte Bild verschlechtern.
Demgemäß ist es ein allgemeines Ziel dieser Erfindung, die Kontaminierung eines Rückkopplungssignals durch Übersprechen in Lichtscananordnungen, wie beispielsweise elektro-optischen Lesern und Bildprojektoren zu verringern, wenn nicht gar zu beseitigen.
Genauer gesagt ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Bewegung eines Scanspiegels in einem hohen Genauigkeitsgrad zu überwachen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es zuverlässig zu ermöglichen, Antriebsversagen bzw. -fehler zu überwachen, um zuverlässig die Regelkreisstabilität sicherzustellen, zuverlässig SOS-Signale ohne Phasenverzögerungen zu erzeugen und um zuverlässig lästige Geräusche in derartigen Lichtscananordnungen zu beseitigen, ohne dass das Rückkopplungssignal durch Übersprechen kontaminiert wird.
In Übereinstimmung mit den obigen Zielen und anderen, die im Folgenden deutlich werden, liegt ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, kurz gesagt, in einer Anordnung für und ein Verfahren zum Überwachen der Bewegung eines Scanspiegels, der verwendet wird, zum Hinwegstreichen eines Lichtstrahls durch Erzeugen eines Rückkopplungssignal, das eine Anzeige für eine solche Bewegung bildet und nicht durch Übersprechen kontaminiert ist.
Die Anordnung kann in einem elektro-optischen Leser eingesetzt werden, in welchem Fall der Lichtstrahl als eine oder mehrere Scanlinien über ein Symbol, vorzugsweise ein ein- oder zweidimensionales Symbol, hinweg gestrichen wird. Die Anordnung könnte ebenfalls in einem Bildprojektor eingesetzt werden, in welchem Fall der Lichtstrahl in einem Rastermuster von Scanlinien über einen Bildschirm hinweg streicht, auf dem ein Bild sichtbar ist. In beiden Fällen wird der Lichtstrahl durch einen Elektromotor mit einem Rotor bewegt, auf dem der Scanspiegel zur oszillierenden Bewegung angebracht ist. Ein Permanentmagnet mit einem permanenten Magnetfeld ist auf dem Spiegel zur gemeinsamen Bewegung mit diesem angebracht. Ein periodisches Antriebssignal wird an eine Antriebsspule angelegt, die ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das mit dem permanenten Feld interagiert, um den Magneten und den Spiegel in entgegengesetzten Antriebsrichtungen zu oszillieren, um ein Rastermuster von Scanlinien zu erzeugen, die sich in zueinander rechtwinkligen Scanrichtungen über ein Ziel erstrecken. In dem Fall des Lesers wird ein Teil des Lichts, das von den Scanlinien abgeleitet und durch das Symbol gestreut wird, verarbeitet, um das Symbol zu lesen. In dem Fall des Projektors wird die Lichtquelle während der Bewegung des Strahls entlang jeder Scanlinie erregt und enterregt, um das Bild auf dem Zielbildschirm zu erzeugen.
Eine primäre Rückkopplungsspule ist in den Motor gewickelt in der Nähe des Magneten um ein primäres Rückkopplungssignal zu erzeugen, das eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet. Die primäre Rückkopplungsspule befindet sich jedoch in enger Nähe zu der Antriebsspule und wird durch Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert.
Gemäß dieser Erfindung wird eine zweite Rückkopplungsspule in den Motor weiter weg von dem Magneten, verglichen mit der primären Spule, gewickelt. Die sekundäre Spule erzeugt ein sekundäres Rückkopplungssignal, das schwächer als das primäre Rückkopplungssignal ist, aber ebenfalls eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet. Die sekundäre Spule befindet sich ebenfalls in der Nähe der Antriebsspule und wird ebenfalls durch das Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert. Die Rückkopplungssignale werden dann verarbeitet, um das Übersprechen aus dem primären Rückkopplungssignal zu entfernen. Beispielsweise kann das zweite Rückkopplungssignal von dem ersten Rückkopplungssignal subtrahiert werden. Das Ergebnis ist ein Rückkopplungssignal, das um das Übersprechen vermindert wurde und immer noch eine Anzeige für die Spiegelbewegung bildet.
Durch Einsetzen einer sekundären Rückkopplungsspule ist eine Aufhebungsschaltung für miteinander gekoppelte bzw. übersprechenden Signale unnötig. Die Genauigkeit des Rückkopplungssignals wird verbessert. Das Rückkopplungssignal besitzt keine Phasenverzögerungen. Die Motoranlaufzeit muss nicht mehr unter Berücksichtigung des Transformatorüberführung bzw. -übersprechens zu der primären Rückkopplungsspule verzögert werden. Es gibt keine lästigen Geräusche, die die Transformatorkopplung zwischen den Spulen betreffen.
Kurz gesagt, ist das um das Übersprechen reduzierte Rückkopplungssignal eine genaue Repräsentation der Motorposition und –geschwindigkeit und folglich der Strahlenposition. Das um das Übersprechen reduzierte Rückkopplungssignal ist nicht aufgrund des Signalübersprechens zwischen den Antriebs- und Rückkopplungsspulen korrumpiert. Die Leistung des Bildprojektors oder des Lesers wird verbessert.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines handgehaltenen bzw. mobilen Instruments, das ein Bild in einem Arbeitsabstand davon projiziert;
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Überkopfansicht einer Bildprojektionsanordnung zur Installation in dem Instrument der 1;
3 ist eine 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 eines 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 perspektivische, vergrößerte Ansicht eines Details der Anordnung der 6;
9 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 9-9 der 8 genommen ist;
10 ist ein Elektroschema eines Details der 8;
11 ist eine diagrammatische Ansicht eines handgehaltenen Instruments zum Lesen von (Kenn-)Zeichen; und
12 ist ein Blockdiagramm, das die Verwendung der Erfindung in dem Instrument der 11 darstellt.
Das Bezugszeichen 10 in 1 bezeichnet im Allgemeinen ein mobiles bzw. handgehaltenes Instrument, beispielsweise einen PDA, in dem eine leichtgewichtige, kompakte Bildprojektionsanordnung 20, wie in 2 gezeigt, angebracht und betriebsbereit ist, um ein zweidimensionales Farbbild in einer variablen Entfernung von dem Instrument zu projizieren. Beispielhaft ist ein Abbild bzw. Bild 18 innerhalb eines Arbeitsbereichs von Entfernungen relativ zu dem Instrument 10 gelegen.
Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich das Bild 18 über einen optischen, horizontalen Scanwinkel A, der sich entlang der horizontalen Richtung erstreckt, und über einen optischen, vertikalen Scanwinkel B, der sich entlang der vertikalen Richtung des Bilds erstreckt. Wie unten beschrieben, besteht das Bild aus beleuchteten und unbeleuchteten Pixeln auf einem Rastermuster von Scanlinien, die von einem Scanner in der Anordnung 20 überstrichen werden.
Die Parallelepiped-Form des Instruments 10 repräsentiert nur einen Formfaktor eines Gehäuses, in dem die Anordnung 20 implementiert werden kann. Das Instrument kann als ein Füller bzw. Stift, ein Mobiltelefon, eine Muschelschale oder eine Armbanduhr geformt sein. 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 mit 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 mit 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 Frequenzdopplungskristall ist in dem Infrarotlaserhohlraum zwischen den beiden Laserspiegeln angeordnet. Da die Infrarotlaserleistung innerhalb des Hohlraums viel größer ist als die außerhalb des Hohlraums gekoppelte Leistung, erzeugt der Frequenzdoppler effizienter das Doppelfrequenzgrünlicht 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 Frequenzdopplers eine präzise Temperatursteuerung 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 einen 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. Es wird jedoch zugelassen, dass nur der gebeugte grüne Strahl 40, auf den Faltspiegel 48 auftrifft und von diesem reflektiert wird. 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 bzw. hindurchgeht, aber der blaue Strahl 56 von dem blauen Laser 28 durch den Interferenzeffekt reflektiert wird. Der Filter 54 ermöglicht es, dass die grünen und blauen Strahlen 40, 56 durch diesen hindurchgehen, aber der rote Strahl 58 von dem roten Laser 22 durch den Interferenzeffekt reflektiert wird.
Die nahezu kollinearen Strahlen 40, 56, 58 werden zu einem stationären Reflektions- bzw. Abprallspiegel 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 eines Gelenks bzw. einer Anlenkung, die ein Paar von kollinearef 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 einem einstückigen, im Allgemeinen planaren Siliciumsubstrat gebildet, welches ungefähr 150μ dick ist. Das Silicium wird geätzt, um omegaförmige Schlitze zu bilden, die obere parallele Schlitzbereiche, untere parallele Schlitzbereiche und U-förmige, mittlere Schlitzbereiche besitzen. Der Scanspiegel 64 besitzt vorzugsweise eine ovale Form und kann sich frei in den Schlitzbereichen 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 Umformern bzw. 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 Drähte 86, 88 mit einer periodisch alternierenden Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Im Gebrauch legt das periodische Signal eine periodische Antriebsspannung an jeden Wandler 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 der Resonanzfrequenz des Scanspiegels entspricht. Der Scanspiegel wird von seiner anfänglichen Ruheposition bewegt, bis er ebenfalls um die Anlenkungsachse mit der 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 mit 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 zu ü berwachen und um elektrische Rückkopplungssignale zu erzeugen und entlang der Drähte 94, 96 zu einer Rückkopplungssteuerschaltung (nicht gezeigt) zu leiten.
Alternativ können anstelle der Verwendung piezoelektrischer Wandler 90, 92 zur Rückkopplung, eine magnetische Rückkopplung verwendet werden, wo ein Magnet auf der Rückseite des Hochgeschwindigkeitsspiegels angebracht ist und eine externe 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, der isoliert in 8 gezeigt ist, umfasst einen Permanentmagnet 200 (siehe 9) der gemeinsam auf und hinter dem zweiten Scanspiegel 68 angebracht ist, und eine elektromagnetische Antriebsspule 72, die betriebsbereit ist, um ein periodisches Magnetfeld ansprechend auf den Empfang eines periodischen Antriebssignals zu erzeugen. Die Antriebsspule 72 ist benachbart zu dem Magnet 200, so dass das periodische Feld magnetisch mit dem permanenten Feld des Magneten interagiert und bewirkt, dass der Magnet und in der Folge 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 die 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 Hinweigstreichmodus 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, geschwenkt. 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 Faltspiegel 42, 48, die Filter 52, 54 und den Abprallspiegel 62 in gegenseitiger Ausrichtung. Jede Haltevorrichtung besitzt eine Vielzahl von Positionierungsschlitzen zur Aufnahme von Positionierungsstangen, die stationär auf der Tragevorrichtung angebracht sind. Auf diese Weise sind die Spiegel und Filter in korrekter Weise positioniert. Wie gezeigt, gibt es drei Elemente bzw. Stangen, 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 aufeinander folgender 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 Stromsteuervorrichtungen 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 ausgebildet 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 Digitalzu-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 wiederum 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 seinerseits mit dem Mikroprozessor, überwacht.
Die Scanspiegel 64, 68 werden durch die Antriebsvorrichtungen 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 ihrerseits mit dem Mikroprozessor verbunden.
Eine Strom- bzw. Leistungsüberwachungseinheit 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.
Wieder Bezug nehmend auf 8-9 umfasst der elektromagnetische Antrieb 70 zum Oszillieren des Permanentmagneten 200 und des Scanspiegels 68 eine obere Tragvorrichtung 202, eine untere Tragvorrichtung 204, und einen Spulenkörper 206 um den die Antriebsspule 72 gewickelt ist. Wenn die Antriebsspule 72 durch ein periodisches Antriebssignal erregt wird, erzeugt die Antriebsspule ein alternierendes Magnetfeld, das mit dem permanenten Magnetfeld des Magneten interagiert, wodurch bewirkt wird, dass der Magnet 200 und der Spiegel 68 oszillieren. Die obere Tragvorrichtung 202 besitzt eine Ausnehmung 208, um den Magnet in enge Nähe zu der Antriebsspule zu bringen.
Wie zuvor bemerkt, ist es wünschenswert, ebenso wie es wünschenswert ist die Position und Bewegung des Scanspiegels 64 zu überwachen, die Position und Bewegung des Scanspiegels 68 zu überwachen. Zu diesem Zweck ist eine primäre Rückkopplungsspule 210 um den Spulenkörper 206 herum in enger Nähe zu dem Magneten 200 gewickelt, um ein primäres Rückkopplungssignal zu erzeugen, das eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Magneten 200 und des Spiegels 68 bildet. Die primäre Rückkopplungsspule 210 befindet sich jedoch ebenfalls in enger Nähe zu der Antriebsspule 72. Es gibt eine unerwünschte magnetische Kopplung, die ebenfalls als Transformator-Nebensprechen oder als Übersprechers bezeichnet wird, zwischen der Antriebsspule und der primären Rückkopplungsspule, was das primäre Rückkopplungssignal kontaminiert.
Um ein solches Übersprechen zu verringern, wenn nicht sogar zu beseitigen, wird eine sekundäre Rückkopplungsspule 212 um den Spulenkörper 206 herum gewickelt und wird weiter weg von dem Magneten 200, verglichen mit der primären Rückkopplungsspule 210, positioniert. Wie in 9 gezeigt, ist die sekundäre Spule 212 axial weiter weg von dem Magneten positioniert als die primäre Spule 210. Die sekundäre Spule 212 erzeugt ein sekundäres Rückkopplungssignal, welches schwächer als das primäre Rückkopplungssignal ist, und zwar aufgrund seiner weiter entfernten Position. Die sekundäre Spule ist ebenfalls in enger Nähe zu der Antriebsspule 72 positioniert und wird durch das gleiche Übersprechen von der Antriebsspule kontaminiert.
Gemäß dieser Erfindung werden die primären und sekundären Rückkopplungssignale verarbeitet, um das Übersprechen aus dem primären Rückkopplungssignal zu entfernen, um dadurch ein um das Übersprechen reduziertes Rückkopplungssignal zu erzeugen, welches eine genaue Anzeige für die Bewegung des Scanspiegels 68 bildet. Dieses um das Übersprechen reduzierte Signal wird zu dem Rückkopplungsverstärker 178 geleitet und in ein digitales Signal in der Rückkopplungs-A/D 182 umgewandelt und zu der Mikrosteuervorrichtung 114 geleitet. Eine solche Bearbeitung umfasst das Subtrahieren des sekundären Rückkopplungssignals von dem primären Rückkopplungssignal, wodurch das Übersprechen entfernt wird, welches das gleiche bei beiden Rückkopplungssignalen ist. Eine solche Subtraktion kann durch Führen beider Rückkopplungssignale durch einen Komparator, oder durch elektronische Umkehrung bzw. Inversion, oder vorzugsweise, wie in 10 gezeigt, ausgeführt werden, in der die primäre Rückkopplungsspule 210 in einer Umfangsrichtung beispielsweise im Uhrzeigersinn gewickelt ist, und die sekundäre Rückkopplungsspule 212 in einer entgegengesetzten Umfangsrichtung, beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn, gewickelt ist und die Rückkopplungsspulen 210, 212 dann in Reihe elektrisch verbunden werden. Das um das Übersprechen reduzierte Rückkopplungssignal erscheint über die Ausgabeanschlüsse 1, 4. Das periodische Antriebssignal für die Antriebsspule 72 wird über die Anschlüsse 2, 3 angelegt.
Die Verwendung von zwei Rückkopplungsspulen kann das elektrische Rauschen beseitigen, kann jedoch auch andere Arten von Rauschen verringern. Wenn beispielsweise der Scanspiegel 68 einem externen Schlag bzw. Stoß oder einer Vibration ausgesetzt ist, werden diese Kräfte auf den Magneten übertragen, welche dann durch beide Rückkopplungsspulen wahrgenommen werden.
Diese Erfindung soll, wie oben erwähnt, nicht ausschließlich auf das Überwachen der Bewegung eines Scanspiegels in einer Bildprojektoranordnung beschränkt sein, sondern kann ebenfalls in einem elektro-optischen Leser 220 der in 11 dargestellten Bauart zum elektro-optischen Lesen von (Kenn-)Zeichen, wie beispielsweise einem Strichcodesymbol 224, das in einem Bereich von Arbeitsabständen von diesem angeordnet sind, eingesetzt werden. Der Leser 220 besitzt einen Pistolengriff 221 und einen manuell betätigbaren Auslöser 222 der, wenn er herabgedrückt wird, es ermöglicht, dass ein Lichtstrahl 223 zu dem Symbol 224 geleitet wird. Der Leser 220 umfasst ein Gehäuse 225 in dem eine Lichtquelle 226, ein Lichtdetektor 227, eine Signalverarbeitungsschaltung 228 und ein Batteriesatz 229 untergebracht sind. Ein lichtdurchlässiges Fenster 230 an einer Vorderseite des Gehäuses ermöglicht es, dass der Lichtstrahl 223 das Gehäuse verlässt und lässt zu, dass Licht 231 von dem Symbol weg gestreut wird, um in das Gehäuse einzutreten. Eine Tastatur 232 und eine Anzeige 233 können vorteilhafter Weise auf einer oberen Wand des Gehäuses für einen schnellen Zugang dazu vorgesehen sein.
Im Gebrauch zielt ein Bediener, der den Griff 221 hält, das Gehäuse auf das Symbol und drückt den Auslöser herab. Die Lichtquelle 226 emittiert einen Lichtstrahl, der optisch modifiziert und durch eine optische Fokussierungsanordnung 235 fokussiert wird, um einen Strahlenfleck auf dem Symbol 224 zu bilden. Der Strahl geht durch einen Strahlungsteiler 234 hindurch zu einem Scanspiegel 236, der wiederholt mit einer Scanrate von zumindest 20 Scans pro Sekunde durch einen Motorantrieb 238 oszilliert. Der Scanspiegel 236 reflektiert den Strahl, der auf diesen einfällt, auf das Symbol 224 und streicht den Strahlenfleck in Scans über das Symbol hinweg, und zwar in einem Scanmuster. Das Scanmuster kann eine Scanlinie sein, die sich in Längsrichtung entlang des Symbols entlang einer Scanrichtung erstreckt, oder eine Reihe von Scanlinien, die entlang zueinander senkrechter Richtungen, oder ein omnidirektionales Muster, um nur ein paar Möglichkeiten aufzuzählen.
Das reflektierte Licht 231 besitzt eine variable Intensität über das Scanmuster hinweg und geht durch das Fenster 230 hindurch auf den Scanspiegel 236, wo es auf den Teiler 234 reflektiert und wiederum auf den Photodetektor 227 reflektiert wird, zur Umwandlung in eine analoges, elektrisches Signal. Die Signalverarbeitungsschaltung 228 digitalisiert und decodiert das Signal, um die Daten zu extrahieren, die in dem Symbol codiert sind.
Der Antriebsmotor 238 ist detaillierter in 12 mit einer Antriebsspule 240 und einer primären Rückkopplungsspule 242 gezeigt, die beide auf einen gemeinsamen Spulenkörper gewickelt sind. Die Signalverarbeitungsschaltung 228 umfasst einen Steuermikroprozessor 246, der betriebsbereit ist, um ein Steuersignal an eine Antriebsschaltung 244 zu schicken, die ihrerseits ein Antriebssignal an die Antriebsspule 240 sendet, um ein elektromagnetischen Feld zu erzeugen, das mit einem Permanentmagneten (nicht dargestellt) interagiert und den Motor 238 antreibt.
Wie oben erklärt, interagiert die primäre Rückkopplungsspule 242 ebenfalls mit dem Magneten und erzeugt ein elektrisches Rückkopplungssignal der gleichen Frequenz wie das Antriebssignal und ist für eine Reihe von Zwecken nützlich. Die Antriebsschaltung 244 umfasst beispielsweise eine Fehlervergleichsvorrichtung in einer Regelungsschaltung zur Anpassung der Amplitude des Antriebssignals, das der Antriebsspule zugeführt wird. Das Rückkopplungssignal wird ebenfalls verwendet, um das SOS-Signal abzuleiten, das oben beschrieben wurde, welches dem Mikroprozessor zur Synchronisation der Scanlinien zugeführt wird. Zusätzlich wird das Rückkopplungssignal zur Überwachung von Antriebsversagen bzw. - fehlern verwendet.
Gemäß einem Merkmal dieser Erfindung wird vorgeschlagen, eine sekundäre Rückkopplungsspule 248 auf dem Motor 238 zu positionieren. Wie oben erläutert, sind beide Rückkopplungsspulen 242, 248 im gleichen Maße durch die elektromagnetische Kopplung mit der Antriebsspule 240 kontaminiert. Durch Subtrahieren der Rückkopplungssignale, die jeweils durch die Rückkopplungsspulen 242, 248 erzeugt werden, wird das Übersprechen entfernt.
Was als neu beansprucht und durch das Patent geschützt werden soll, ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
ZUSAMMENFASSUNG
Übersprechen zwischen einer Antriebsspule und einer primären Rückkopplungsschaltung wird durch Positionieren einer zweiten Rückkopplungsspule in der Nähe der Antriebsspule zur Kontamination durch das Übersprechen, und zwar im gleichen Maße wie die primäre Antriebsspule, und durch Verarbeiten der Rückkopplungssignale, die durch die Rückkopplungsspulen erzeugt werden, um das Übersprechen auszugleichen. Die Antriebsspule wird verwendet, um einen Scanspiegel, der in einer Bildprojektionsanordnung oder einem elektro-optischen Leser eingesetzt wird, zu oszillieren.

Claims

Eine Anordnung zur Überwachung der Bewegung eines Scanspiegels, die Folgendes aufweist: a) einen Antrieb, der einen Permanentmagneten mit einem permanenten Magnetfeld umfasst und der auf dem Spiegel zur gemeinsamen Bewegung mit diesem angebracht ist, sowie eine erregbare Antriebsspule, die bei Erregung durch ein periodisches Antriebssignal, ein elektromagnetisches Feld erzeugt, das mit dem permanenten Feld des Magneten interagiert, um den Spiegel und den Magneten gemeinsam zu bewegen; b) eine primäre Rückkopplungsspule in der Nähe des Magneten zur Erzeugung eines primären Rückkopplungssignals, das eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet, wobei die primäre Rückkopplungsspule sich ebenfalls in der Nähe der Antriebsspule befindet und durch Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert wird; c) eine sekundäre Rückkopplungsspule, die weiter weg von dem Magneten verglichen mit der primären Rückkopplungsspule positioniert ist, und betriebsbereit ist, um ein sekundäres Rückkopplungssignal zu erzeugen, das schwächer als das primäre Rückkopplungssignal ist und ebenfalls eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet, wobei die sekundäre Rückkopplungsspule sich ebenfalls in der Nähe der Antriebsspule befindet und ebenfalls durch Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert wird; und d) Mittel zur Verarbeitung der Rückkopplungssignale, um das Übersprechen aus dem primären Rückkopplungssignal zu entfernen, um dadurch ein um das Übersprechen reduziertes Rückkopplungssignal zu erzeugen, das eine Anzeige für die Bewegung des Scanspiegels bildet.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Antrieb einen Spulenkörper umfasst, um den die Antriebsspule und die Rückkopplungsspule gewickelt sind.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungsmittel das Subtrahieren des zweiten Rückkopplungssignals von dem ersten Rückkopplungssignal umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Verarbeitungsmittel umfasst, dass die primäre Rückkopplungsspule in einer Umfangsrichtung gewickelt und die sekundäre Rückkopplungsspule in einer entgegengesetzten Umfangsrichtung gewickelt wird, sowie ein Mittel zum elektrischen in Serie Schalten der primären und sekundären Rückkopplungsspulen.
Anordnung gemäß Anspruch 1, sowie einen Laser zum Leiten eines Laserstrahls zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem, um den Strahl während der Bewegung des Scanspiegels zu schwenken.
Ein Verfahren zum Überwachen der Bewegung eines Scanspiegels, das die folgenden Schritte aufweist: a) Anbringen eines Permanentmagneten mit einem permanenten Magnetfeld auf dem Spiegel zur gemeinsamen Bewegung mit diesem; b) Erregen einer Antriebsspule durch ein periodisches Antriebssignal und Erzeugen eines elektromagnetischen Felds, das mit dem permanenten Feld des Magneten interagiert, um den Spiegel und den Magneten gemeinsam zu bewegen; c) Anbringen einer primären Rückkopplungsspule in der Nähe des Magneten, um ein primäres Rückkopplungssignal zu erzeugen, das eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet, wobei sich die primäre Rückkopplungsspule ebenfalls in der Nähe der Antriebsspule befindet und durch Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert wird; d) Positionieren einer sekundären Rückkopplungsspule weiter weg von dem Magneten verglichen mit der primären Rückkopplungsspule, und Erzeugen eines sekundären Rückkopplungssignals, das schwächer als das primäre Rückkopplungssignal ist und ebenfalls eine Anzeige für die gemeinsame Bewegung des Spiegels und des Magneten bildet, wobei sich die sekundäre Rückkopplungsspule ebenfalls in der Nähe der Antriebsspule befindet und ebenfalls durch das Übersprechen mit dem Antriebssignal kontaminiert wird; und e) Verarbeiten der Rückkopplungssignale, um das Übersprechen aus dem primären Rückkopplungssignal zu entfernen, um dadurch ein um das Übersprechen reduziertes Signal zu erzeugen, das eine Anzeige für die Bewegung des Scanspiegels bildet.
Verfahren gemäß Anspruch 6, sowie das Wickeln der Antriebsspule und der Rückkopplungsspulen auf einen Spulenkörper.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Verarbeitungsschritt durch das Subtrahieren des zweiten Rückkopplungssignals von dem ersten Rückkopplungssignal ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei der Verarbeitungsschritt durch elektrische in Reihe Verbinden der primären und sekundären Rückkopplungsspulen und durch Wickeln der primären und sekundären Rückkopplungsspulen in entgegengesetzten Umfangsrichtungen ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, sowie das Leiten eines Laserstrahls zu dem Scanspiegel zur Reflektion von diesem, um den Strahl durch die Bewegung des Scanspiegels hinwegstreichen zu lassen.