WO2013113895A1 - Vorrichtung zum projizieren eines bildes, tragbares mobilgerät mit einer entsprechenden vorrichtung und verfahren zum projizieren eines bildes - Google Patents

Vorrichtung zum projizieren eines bildes, tragbares mobilgerät mit einer entsprechenden vorrichtung und verfahren zum projizieren eines bildes Download PDF

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WO2013113895A1
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video signal
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Mohamad Iyad Al Dibs
David SLOGSNAT
Frank Fischer
Oliver Krayl
Daniel Kreye
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04N2005/7466—Control circuits therefor

Definitions

  • Apparatus for projecting an image portable mobile device with a corresponding device and method for projecting an image
  • the present invention relates to a device for projecting an image, a portable mobile device with a corresponding device and a method for projecting an image.
  • PRIOR ART JP 101 551 60 A describes a method and a method for converting frame rates of a video projector.
  • the device described therein which multiplies a digital video signal by an arbitrary integer value, is provided for changing the frame rate.
  • US 2003 1 12 507 A1 describes a system and apparatus for changing a refresh rate of a video projector. The image refresh rate is changed by omitting or changing individual image lines.
  • US 2007 195 408 A1 describes a projection apparatus designed for three-dimensional projection which synchronizes a frame rate of a projector with the frame rate of a video input signal by means of a data conversion unit.
  • US 2010 00 33 555 A1 describes a synchronization device for video projectors, which converts an input video signal by a rate doubling into a signal adapted to the projection.
  • US 2004 013 66 86 A1 describes a method for suppressing the deterioration of the picture quality of films which are played on a picture display device at a different frame rate.
  • a projector with DVD playback function is configured to to convert movie data read from a DVD at a frame rate of 24 fps to a frame rate of 72 fps.
  • the invention provides a device for projecting an image having the features of claim 1, a portable mobile device having the features of claim 9, and a method of projecting an image having the features of claim 10.
  • the present invention provides a device for projecting a Image with a video signal device, which is designed to provide a video signal having a first frame rate, with a mirror control device which is adapted to drive a micro-mirror device with a matched to at least one characteristic of the micro-mirror device and the first frame rate second frame rate and with a projection device which is designed to use the video signal provided by the video signal device at the first frame rate using the micro mirror moved by the second frame rate projecting.
  • a method for projecting an image is provided according to the invention.
  • a method comprises the following steps: providing a video signal device having a first frame rate, adapting a second frame rate used for projecting the image to at least one characteristic of the micromirror device and to the first frame rate, driving a micromirror device with the adjusted second frame rate, and projecting the video signal provided by the video signal device at the second frame rate.
  • An idea of the present invention is therefore to provide a synchronization of the first frame rate at which the incoming video signal is encoded to the second frame rate by which the picture information of the incoming video signal is projected. Due to the inventive design of the device and the method for projecting the image, it is advantageously possible, depending on the properties of the projection device to perform a projection with an adjusted refresh rate, wherein the adjusted refresh rate is adapted as efficiently as possible to the mechanical properties and characteristics of the projection device. This avoids operation of the projection device in a frequency range of the horizontal or vertical line or column frequency of the image structure which is unfavorable for micromechanics.
  • the device is designed to stop a line-by-line image structure as a function of the adjusted second image refresh rate before projecting a first line of the image or after projecting a last line of the image for a delay time span.
  • the device is designed to stop a line-by-line image structure as a function of the adjusted second image refresh rate when projecting a line of the image for a delay time span.
  • the device is designed to omit individual lines of the image as a function of the adjusted second image refresh rate when projecting the image.
  • the device is designed to carry out the adjustment of the second image repetition rate to the at least one characteristic of the micromirror device as a function of operating conditions of the device and / or of the micromirror device. This advantageously makes it possible, for changed operating conditions such as, for example, ambient temperature or atmospheric pressure or atmospheric humidity, to better adapt the second image refresh rate to the characteristics of the micromirror device.
  • the device has a memory means for latching the video signal.
  • a memory means for latching the video signal.
  • the first image refresh rate and the second image refresh rate are vertical image refresh rates of the image.
  • the video signal device has an interface device which is adapted to receive the video signal from an external video source, the external video source having a frame rate setting device which is adapted to provide a default to the external video source to send the first frame rate of the received video signal.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an apparatus for projecting an image according to a first embodiment of the present invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of a timing diagram of a control signal
  • Fig. 3 is a schematic diagram of an apparatus for projecting an image according to a second embodiment of the present invention
  • 4 is a schematic diagram of an apparatus for projecting an image according to a third embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a schematic representation of a flowchart of a method for
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an apparatus for projecting an image according to a first embodiment of the present invention.
  • the device comprises a video signal device 10, a mirror control device 40 and a projection device 20.
  • the video signal device 10 supplies a video signal which comprises a serial arrangement of electrical voltages by which image brightnesses and colors of the image 50 to be projected are coded.
  • the video signal is embodied, for example, as an RGB signal, by means of which individual signals for the colors red, green and blue are respectively transmitted in supply lines 21A-23A.
  • the RGB signals are transmitted, for example, via a VGA connection, via a RCA plug, via an HDMI plug, via a DVI plug, directly via a printed circuit board, via a CIF plug or via a SCART connection.
  • HDMI stands for "High Definition Multimedia Interface”
  • German for “high-resolution multimedia interface” DVI for “Digital Visual Interface”, which means “digital, visual interface”
  • CIF for "Common Intermediate Format”
  • German “general purpose” Engelformat "and SCART for French” Syndicat des Constructeurs d'Appareils
  • Radiorecepteurs et Televiseurs which translates to" association of manufacturers of (radio) receivers and television sets ".
  • the mirror control device 40 and a laser device 25 are integrated into the projection device 20, for example.
  • the mirror control device 40 and the laser device 25 are coupled, for example via a control connection 42.
  • the control connection 42 serves to exchange data and to synchronize the mirror control device 40 and the laser device 25.
  • the laser device 25 comprises a first laser unit 21, a second laser unit 22 and a third laser unit 23.
  • the laser device 25 drives the laser units 21-23 with control signals.
  • the leads 21A-23A further connect the laser units 21-23 to the video signal device 10.
  • the first laser unit 21 is embodied, for example, as a red-colored laser which generates laser radiation with a red spectral color.
  • the second laser unit 22 is embodied, for example, as an infrared laser, IR-LASER for short, which generates laser radiation in the infrared range.
  • a frequency doubler 22B is arranged in the beam path of the second laser unit 22.
  • the frequency doubler 22B allows halving the laser radiation emitted by the second laser unit 22.
  • the infrared radiation having the wavelength of 1064 nm of a neodymium-doped yttrium-aluminum-garnet laser, in short Nd: YAG-laser used as a second laser unit 22, green light of the wave Length 532 nm are generated.
  • the second laser unit 22 may also be a direct green emitting laser, for example an indium gallium nitride laser.
  • a third laser unit 23 is embodied, for example, as a blue-colored laser which generates laser radiation in a wavelength range with blue color perception.
  • the laser beams of the laser units 21-23 are guided via mirror devices 31, 32, 33 which are designed as fully reflecting mirrors or as semitransparent mirrors or as other deflection mirrors, onto a micromirror device 41, which is designed for oscillating movements on the basis of incoming motion and motion Perform distraction signals.
  • the laser units 21-23 are designed, for example, as laser diodes or as semiconductor lasers or as other semiconductor components which generate laser radiation.
  • the mirror controller 40 is configured to generate the motion and deflection signals for the micromirror device 41.
  • the mirror controller 40 is connected to the laser device 25 via the control link 42.
  • the control signals sent by the projection device 25 to the laser units 21 - 23 can be synchronized with the motion and deflection signals of the mirror control device 40.
  • the micromirror device 41 is designed, for example, as a microelectromechanical system, or MEMS for short.
  • the micromirror device 41 has, for example, one or more microscopically small, tiltable micromirrors.
  • tiltable micromirrors of the micromirror device 41 there is a maximum deflection, for example +/- 5 ° or +/- 20 ° or +/- 90 ° or +/- 150 ° from the rest position, wherein any intermediate angle can be used for projection.
  • the micromirror device 41 is designed as a mirror plate mounted by means of folded bending springs and has mechanical natural frequencies and resonant frequencies, in the range of which an operation of the micromirror device 41 with low signal amplitudes of the control signals is possible.
  • at least one Axis of the micromirror device 41 driven resonantly for example, the axis for the movement in the horizontal, but the other axis of the micromirror device 41 may also be non-resonantly driven.
  • vibrations are imposed on the micromirror device 41 in the region of the mechanical natural frequencies or resonance frequencies, the micromirror device 41 reacts with particularly large amplitudes.
  • an efficient and energy-saving operation of the micromirror device 41 is made possible, since even small signal amplitudes of the control signals allow sufficiently large amplitudes of movement of the mirror plate of the micromirror device 41.
  • Adjusting the second frame rate to the mechanical natural frequencies or resonance frequencies of the micromirror device 41 as a characteristic of the micromirror device 41 is therefore advantageous.
  • the adaptation can be carried out, for example, by a computing unit arranged in the mirror control device 40 or in the projection device 20 or in the laser device 25.
  • the arithmetic unit is designed, for example, as a microprocessor or as a programmable logic controller.
  • these regions of the mechanical natural frequencies or resonant frequencies of the micromirror device 41 are detected by the arithmetic unit through an automated analysis of the deflections of the micromirror device 41 as a function of an applied signal amplitude of the control signals over a predetermined frequency range.
  • optimally suitable frequency ranges with associated second image repetition rates can be determined by the arithmetic unit and used for further operation.
  • the optimally suitable frequency ranges for the second refresh rate can be re-recorded regularly by the arithmetic unit, for example, after expiration of predetermined time intervals.
  • An image 50 to be projected by the device is constructed from individual lines Z1 -Zn. These lines Z1 -Zn are transmitted successively and displayed one below the other. Due to the inertia of the eye, this process is not or hardly visible.
  • the image structure starts with the line Z1 on the top left. If the right edge of the picture is reached, a line return occurs.
  • the light beam of the laser units 21 -23 is used for example for the Time of return switched to dark. At the left edge, the presentation of the next, second line Z2 starts.
  • a single line Zi of the image 50 is continuously built up by projection from left to right or from right to left. Each image 50 thus comprises several consecutively transmitted lines Zi.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a time diagram of a control signal StS.
  • the picture shows the timing of several lines Zi of the video signal.
  • the time t is plotted on the abscissa and the amplitude A of a control signal StS on the ordinate.
  • An amplitude value A1 of the control signal StS defines a usable for projecting the image 50 line length ZL of the control signal StS.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an apparatus for projecting an image according to a second embodiment of the present invention.
  • a device comprises, for example, the projection device 20 and the video signal device 10.
  • the projection device 20 is embodied, for example, as a portable mobile device or as a portable mobile telephone.
  • the video signal device 10 is connected to the projection device 20, for example, via a video data connection VDV and via a control interface SSC.
  • the video data connection VDV is designed, for example, for transmitting data, and the control interface SSC permits data communication between the video signal device 10 and the projection device 20.
  • the projection device 20 is embodied, for example, with an image data processing unit 20A and a synchronization unit 20B.
  • the synchronization unit 20B is thereby adapted to store image information or individual images of the video signal sent by the video signal device 10 to the projection device 20 via the video data connection VDV or to match the first image repetition rate and the second image repetition rate to each other.
  • the second image repetition rate used for the projection of the video signal can be adapted to resonant frequencies of the micromirror device 41.
  • the resonance frequencies of the micromirror device 41 are predetermined by the masses of the micromirrors of the micromirror device 41 to be moved and by the rigidity of the suspensions of the micromirror device 41 to be moved.
  • the micromirror device 41 is operated in the region of its mechanical resonance frequency, since deflections in this frequency range can already be achieved with low signal strengths and thus with a low energy requirement.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an apparatus for projecting an image according to a third embodiment of the present invention.
  • the projection device 20 shown in FIG. 4 also has an interface device 20C, which is controlled by a control device 20D.
  • the interface device 20C is designed for data and control communication with the video signal device 10.
  • the control device 20D can, for example, detect setpoint and actual positions of the micromirror device 41 and predefine image frame rates adapted thereto for the video signal transmitted by the video signal device 10. These presets are then sent to the video signal device 10 via the interface device 20C.
  • FIG. 5 shows a schematic representation of a flow chart of a method for projecting an image according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the video signal device 10 provides S1 with a video signal having a first frame rate.
  • an adjustment S2 of a second image repetition rate used for projecting the image is performed on at least one characteristic of the micromirror device 41 and on the first image repetition rate.
  • the adjustment S2 can be effected such that the second image repetition rate has integer multiples of the first image repetition rate or that the second image repetition rate lies in a resonance region of the mechanical structure of the micromirror device 41.
  • a driving S3 of a micromirror device 41 takes place with the adapted second image repetition rate.
  • a projecting S4 of the video signal provided by the video signal device 10 is carried out by a line-by-line image structure as the image 50 at the second refresh rate.
  • the method steps S1-S4 of the method can be carried out iteratively to the line-by-line image structure of the image 50. Further, the method of reducing image flickering when projecting the image 50 may also employ, for example, interlaced scanning.

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Abstract

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes (50) mit einer Videosignaleinrichtung (10), welche dazu ausgelegt ist, ein Videosignal bereitzustellen, welches eine erste Bildwiederholrate aufweist, mit einer Spiegelsteuerungseinrichtung (40), welche dazu ausgelegt ist, eine Mikrospiegeleinrichtung (41) mit einer an mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung und an die erste Bildwiederholrate angepassten zweiten Bildwiederholrate anzusteuern und mit einer Projektionseinrichtung (20), welche dazu ausgelegt ist, das von der Videosignaleinrichtung mit der ersten Bildwiederholrate bereitgestellte Videosignal unter Verwendung von der mittels der zweiten Bildwiederholrate bewegten Mikrospiegeleinrichtung zu projizieren.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes, tragbares Mobilgerät mit einer entsprechenden Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren eines Bildes
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes, ein tragba- res Mobilgerät mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes.
Stand der Technik In der JP 101 551 60 A wird ein Verfahren und eine Methode zum Umwandeln von Bildwiederholraten eines Videoprojektors beschrieben. Die dort beschriebene Vorrichtung, welche ein digitales Videosignal mit einem beliebigen ganzzahligen Werte multipliziert, ist zur Veränderung der Bildwiederholrate vorgesehen. Die US 2003 1 12 507 A1 beschreibt ein System und eine Vorrichtung zum Ändern einer Bildwiederholrate eines Videoprojektors. Dabei erfolgt die Änderung der Bildwiederholrate durch ein Auslassen oder ein Wechseln von einzelnen Bildzeilen.
Die US 2007 195 408 A1 beschreibt ein zur dreidimensionalen Projektion ausgelegtes Pro- jektionsgerät, welches eine Bildwiederholrate eines Projektors mit der Bildwiederholrate eines Videoeingangssignals mittels einer Datenkonvertierungseinheit synchronisiert.
Die US 2010 00 33 555 A1 beschreibt eine Synchronisationsvorrichtung für Videoprojektoren, welche ein Eingangsvideosignal durch eine Ratenverdopplung in ein an die Projektion angepasstes Signal konvertiert.
Die US 2004 013 66 86 A1 beschreibt ein Verfahren zur Unterdrückung der Verschlechterung der Bildqualität von Filmen, die auf einem Bildwiedergabegerät mit abweichender Frame-Rate abgespielt werden. Ein Projektor mit DVD-Wiedergabe-Funktion ist dazu konfigu- riert, Filmdaten, die von einer DVD mit einer Frame-Rate von 24 fps gelesen wurden, auf eine Frame-Rate von 72 fps zu wandeln.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , ein tragbares Mobilgerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9, und ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes mit einer Videosignaleinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, ein Videosignal bereitzustellen, welches eine erste Bildwiederholrate aufweist, mit einer Spiegelsteuerungseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, eine Mikrospiegeleinrichtung mit einer an mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung und an die erste Bildwiederholrate angepassten zweiten Bildwiederholrate anzusteuern und mit einer Projektionseinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, das von der Videosignaleinrichtung mit der ersten Bildwiederholrate bereitgestellte Videosignal unter Verwendung von der mittels der zweiten Bildwiederholrate bewegten Mikrospiegeleinrichtung zu projizieren. Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes vorgesehen. Das
Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte: Bereitstellen eines eine erste Bildwiederholrate aufweisenden Videosignals durch eine Videosignaleinrichtung, Anpassen einer zum Projizieren des Bildes verwendeten zweiten Bildwiederholrate an mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung und an die erste Bildwiederholrate, Ansteuern einer Mikro- spiegeleinrichtung mit der angepassten zweiten Bildwiederholrate, und Projizieren des von der Videosignaleinrichtung bereitgestellten Videosignals mit der zweiten Bildwiederholrate.
Vorteile der Erfindung Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Synchronisierung der ersten Bildwiederholrate, mit welcher das eingehende Videosignal codiert ist, an die zweite Bildwiederholrate bereitzustellen, mittels welcher die Bildinformation des eingehenden Videosignals projiziert wird. Durch die erfindungsgemäße Auslegung der Vorrichtung und des Verfahrens zum Projizieren des Bildes wird es vorteilhaft ermöglicht, je nach Eigenschaften der Projektions- einrichtung eine Projektion mit einer angepassten Bildwiederholrate durchzuführen, wobei die angepasste Bildwiederholrate an die mechanischen Eigenschaften und Charakteristiken der Projektionseinrichtung möglichst effizient angepasst ist. Dadurch wird ein Betrieb der Projektionseinrichtung in einem für die Mikromechanik ungünstigem Frequenzbereich der horizontalen oder vertikalen Zeilen- bzw. Spaltenfrequenz des Bildaufbaus vermieden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, vor einem Projizieren einer ersten Zeile des Bildes oder nach einem Projizieren einer letzten Zeile des Bildes für eine Verzögerungszeitspanne einen zeilenweisen Bildaufbau in Abhängigkeit der angepassten zweiten Bildwiederholrate zu stoppen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, beim Projizieren einer Zeile des Bildes für eine Verzögerungszeitspanne einen zeilenweisen Bildaufbau in Abhängigkeit der angepassten zweiten Bildwiederholrate zu stoppen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, beim Projizieren des Bildes einzelne Zeilen des Bildes in Abhängigkeit der angepassten zweiten Bildwiederholrate auszulassen. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung dazu ausgelegt, das Anpassen der zweiten Bildwiederholrate an die mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Vorrichtung und/oder der der Mikrospiegeleinrichtung durchzuführen. Dies erlaubt vorteilhaft, für geänderte Betriebsbedingungen, wie beispielsweise Umgebungstemperatur oder Luftdruck oder Luftfeuchtigkeit, die zweite Bildwiederholrate besser an die Charakteristiken der Mikrospiegeleinrichtung anzupassen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ein Speichermittel zum Zwischenspeichern des Videosignals auf. Vorteilhafterweise wird dabei als Größe des Speichermittels nur ein Bruchteil des Speicherplatzbedarfs eines Frames des zu projizierenden Bildes benötigt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung sind die erste Bildwiederholrate und die zweite Bildwiederholrate vertikale Bildwiederholraten des Bildes. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Videosignaleinrichtung eine Schnittstelleneinrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, das Videosignal von einer externen Videoquelle zu empfangen, wobei die externen Videoquelle eine Bildraten- vorgabeeinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, an die externe Videoquelle eine Vorgabe für die erste Bildwiederholrate des empfangenen Videosignals zu senden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Zeitdiagramms eines Steuersignals;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum
Projizieren eines Bildes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bil- des gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Vorrichtung umfasst eine Videosignaleinrichtung 10, eine Spiegelsteuerungseinrichtung 40 und eine Projektionseinrichtung 20. Die Videosignaleinrichtung 10 liefert ein Videosignal, welches eine serielle Anordnung elektrischer Spannungen umfasst, durch die Bildhelligkeiten und Farben des zu projizierenden Bildes 50 codiert werden. Das Videosignal ist beispielsweise als ein RGB-Signal ausgebildet, durch welches einzelne Signale für die Farben rot, grün und blau jeweils in Zuleitungen 21 A- 23A übertragen werden. Die RGB-Signale werden dabei zum Beispiel über einen VGA- Anschluss, über einen Cinch-Stecker, über einen HDMI-Stecker, über einen DVI-Stecker, direkt über eine Leiterplatte, über einen CIF-Stecker oder über einen SCART-Anschluss übertragen. Hierbei stehen HDMI für„High Definition Multimedia Interface", zu Deutsch „hochauflösende Multimedia-Schnittstelle", DVI für„Digital Visual Interface", was übersetzt „digitale, visuelle Schnittstelle" bedeutet, CIF für„Common Intermediate Format", zu Deutsch „allgemeines Zwischenformat" und SCART für französisch„Syndicat des Constructeurs d'Appareils Radiorecepteurs et Televiseurs", was übersetzt„Vereinigung der Hersteller von (Hör-)Rundfunkempfängern und Fernsehapparaten" bedeutet. Die Spiegelsteuerungseinrichtung 40 und eine Lasereinrichtung 25 sind beispielsweise in die Projektionseinrichtung 20 integriert. Ferner sind die Spiegelsteuerungseinrichtung 40 und die Lasereinrichtung 25 beispielsweise über eine Steuerungsverbindung 42 gekoppelt. Die Steuerungsverbindung 42 dient zum Austausch von Daten und zum Synchronisieren der Spiegelsteuerungseinrichtung 40 und der Lasereinrichtung 25.
Die Lasereinrichtung 25 umfasst eine erste Lasereinheit 21 , eine zweite Lasereinheit 22 und eine dritte Lasereinheit 23. Die Lasereinrichtung 25 steuert die Lasereinheiten 21 -23 mit Steuersignalen an. Die Zuleitungen 21 A-23A verbinden ferner die Lasereinheiten 21 -23 mit der Videosignaleinrichtung 10.
Die erste Lasereinheit 21 ist beispielsweise als ein rotfarbiger Laser ausgeführt, welcher Laserstrahlung mit einer roten Spektralfarbe erzeugt.
Die zweite Lasereinheit 22 ist beispielsweise als ein Infrarot-Laser, kurz IR-LASER, ausge- führt, welcher Laserstrahlung im Infrarotbereich erzeugt. Eine Frequenzverdoppelungseinrichtung 22B ist im Strahlgang der zweiten Lasereinheit 22 angeordnet. Beispielsweise erlaubt die Frequenzverdoppelungseinrichtung 22B eine Halbierung der von der zweiten Lasereinheit 22 ausgesendeten Laserstrahlung. Zum Beispiel kann aus der infraroten Strahlung mit der Wellenlänge 1064 nm eines als zweite Lasereinheit 22 verwendeten Neodym- dotierter Yttrium-Aluminium-Granat-Lasers, kurz Nd:YAG-Lasers, grünes Licht der Wellen- länge 532 nm erzeugt werden. Die zweite Lasereinheit 22 kann auch ein direkt grün emittierender Laser sein, beispielsweise ein Indium-Gallium-Nitrid-Laser.
Eine dritte Lasereinheit 23 ist beispielsweise als ein blaufarbiger Laser ausgeführt, welcher in einem Wellenlängenbereich mit blauer Farbwahrnehmung Laserstrahlung erzeugt.
Die Laserstrahlen der Lasereinheiten 21 -23 werden über Spiegeleinrichtungen 31 , 32, 33 welche als voll reflektierende Spiegel oder als halbdurchlässige Spiegel oder als sonstige Umlenkspiegel ausgelegt sind, auf eine Mikrospiegeleinrichtung 41 geleitet, welcher dazu ausgelegt ist, Schwingbewegungen auf Basis von eingehenden Bewegungs- und Ablenkungssignalen auszuführen.
Die Lasereinheiten 21 -23 sind beispielsweise als Laserdioden oder als Halbleiterlaser oder als sonstige Halbleiter-Bauteile ausgeführt, welche Laserstrahlung erzeugen.
Die Spiegelsteuerungseinrichtung 40 ist dazu ausgelegt, die Bewegungs- und Ablenkungssignale für die Mikrospiegeleinrichtung 41 zu erzeugen. Für diesen Zweck ist die Spiegelsteuerungseinrichtung 40 mit der Lasereinrichtung 25 über die Steuerungsverbindung 42 verbunden. Dabei können die von der Projektionseinrichtung 25 an die Lasereinheiten 21 -23 versandeten Steuersignale mit den Bewegungs- und Ablenkungssignalen der Spiegelsteuerungseinrichtung 40 synchronisiert werden.
Die Mikrospiegeleinrichtung 41 ist beispielsweise als ein mikro-elektromechanisches System, kurz MEMS, ausgebildet.
Die Mikrospiegeleinrichtung 41 weist beispielsweise einen oder mehrere mikroskopisch kleine, kippbare Mikrospiegel auf. Für diese kippbaren Mikrospiegel der Mikrospiegeleinrichtung 41 gibt es eine Maximalauslenkung, beispielsweise +/- 5° oder +/- 20° oder +/- 90° oder +/- 150° aus der Ruheposition, wobei jeder dazwischenliegende Winkel zur Projektion benutzt werden kann.
Beispielsweise ist die Mikrospiegeleinrichtung 41 als eine mittels gefalteter Biegefedern gelagerte Spiegelplatte ausgeführt und weist mechanische Eigenfrequenzen und Resonanzfrequenzen auf, in deren Bereich ein Betrieb der Mikrospiegeleinrichtung 41 mit geringen Sig- nalamplituden der Steuersignale möglich ist. Beispielsweise wird dabei mindestens eine Achse der Mikrospiegeleinrichtung 41 resonant angesteuert, beispielsweise die Achse für die Bewegung in der Horizontalen, die andere Achse der Mikrospiegeleinrichtung 41 kann aber auch nicht-resonant angetrieben sein. Wenn der Mikrospiegeleinrichtung 41 im Bereich der mechanischen Eigenfrequenzen bzw. Resonanzfrequenzen von außen Schwingungen aufgezwungen werden, reagiert die Mikrospiegeleinrichtung 41 mit besonders großen Amplituden. Dadurch wird ein effizienter und energiesparender Betrieb der Mikrospiegeleinrichtung 41 ermöglicht, da bereits geringe Signalamplituden der Steuersignale hinreichend große Bewegungsamplituden der Spiegelplatte der Mikrospiegelreinrichtung 41 erlauben.
Ein Anpassen der zweiten Bildwiederholrate an die mechanischen Eigenfrequenzen bzw. Resonanzfrequenzen der Mikrospiegeleinrichtung 41 als eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung 41 ist daher vorteilhaft. Das Anpassen kann beispielsweise von einer in der Spiegelsteuerungseinrichtung 40 oder in der Projektionseinrichtung 20 oder in der Lasereinrichtung 25 angeordneten Recheneinheit erfolgen. Die Recheneinheit ist beispielsweise als ein Mikroprozessor oder als eine Speicherprogrammierbare Steuerung ausgelegt.
Beispielsweise werden diese Bereiche der mechanischen Eigenfrequenzen bzw. Resonanz- frequenzen der Mikrospiegeleinrichtung 41 durch eine automatisierte Analyse der Auslenkungen der Mikrospiegeleinrichtung 41 in Abhängigkeit einer angelegten Signalamplitude der Steuerungssignale über einen vorgegebenen Frequenzbereich durch die Recheneinheit er- fasst. So können für den Betrieb der Mikrospiegeleinrichtung 41 optimal geeignete Frequenzbereiche mit zugehörigen zweiten Bildwiederholraten von der Recheneinheit ermittelt werden und für den weiteren Betrieb verwendet werden. Die optimal geeigneten Frequenzbereiche für die zweite Bildwiederholrate können dabei regelmäßig von der Recheneinheit beispielsweise nach Ablauf von vorgegebenen Zeitintervallen neu erfasst werden.
Ein von der Vorrichtung zu projizierendes Bild 50 wird aus einzelnen Zeilen Z1 -Zn aufgebaut. Diese Zeilen Z1 -Zn werden nacheinander übertragen und untereinander dargestellt. Aufgrund der Trägheit des Auges ist dieser Vorgang nicht bzw. kaum sichtbar. Links oben schwarz dargestellt startet der Bildaufbau mit der Zeile Z1. Ist der rechte Bildrand erreicht, erfolgt ein Zeilenrücklauf. Der Lichtstrahl der Lasereinheiten 21 -23 wird beispielsweise für die Zeit des Rücklaufes dunkelgeschaltet. Am linken Rand startet die Darstellung der nächsten, zweiten Zeile Z2.
Eine einzelne Zeile Zi des Bildes 50 wird dabei kontinuierlich durch Projektion von links nach rechts oder von rechts nach links aufgebaut. Jedes Bild 50 umfasst also mehrere aufeinanderfolgend gesendete Zeilen Zi.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Zeitdiagramms eines Steuersignals StS.
Das Bild zeigt den zeitlichen Ablauf mehrerer Zeilen Zi des Videosignals. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate die Amplitude A eines Steuersignals StS. Ein Amplitudenwert A1 des Steuersignals StS definiert eine zur Projektion des Bildes 50 nutzbare Zeilenlänge ZL des Steuersignals StS.
In dem in der Figur 2 gezeigten Signalverlauf des Steuersignal StS sind zwei Zeilen Z1 und Z2 mit einer gestrichelten Umrandung markiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden dabei die Hin- und Rückbewegung der Mikrospiegeleinrichtung 41 zum Projizieren der Zeilen Zi des Bildes 50 genutzt.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Vorrichtung umfasst beispielsweise die Projektionseinrichtung 20 und die Videosignal- einrichtung 10. Die Projektionseinrichtung 20 ist beispielsweise als ein tragbares Mobilgerät oder als ein tragbares Mobiltelefon ausgeführt.
Die Videosignaleinrichtung 10 ist beispielsweise über eine Videodatenverbindung VDV und über eine Steuerungsschnittstelle SSC mit der Projektionseinrichtung 20 verbunden. Die Videodatenverbindung VDV ist beispielsweise zum Übertragen von Daten ausgelegt und die Steuerungsschnittstelle SSC erlaubt eine Datenkommunikation zwischen der Videosignaleinrichtung 10 und der Projektionseinrichtung 20.
Die Projektionseinrichtung 20 ist beispielsweise mit einer Bilddatenverarbeitungseinheit 20A und einer Synchronisierungseinheit 20B ausgeführt. Die Synchronisierungseinheit 20B ist dabei dazu ausgelegt, Bildinformationen oder Einzelbilder des von der Videosignaleinrichtung 10 an die Projektionseinrichtung 20 über die Videodatenverbindung VDV gesendeten Videosignals zwischen zu speichern oder die erste Bildwiderholrate und die zweite Bildwi- derholrate aneinander anzupassen.
Ferner kann die zur Projektion des Videosignals verwendete zweite Bildwiderholrate an Resonanzfrequenzen der Mikrospiegeleinrichtung 41 angepasst werden. Die Resonanzfrequenzen der Mikrospiegeleinrichtung 41 sind durch die Massen der zu bewegenden Mikro- spiegel der Mikrospiegeleinrichtung 41 sowie durch die Steifigkeit der Aufhängungen der zu bewegenden Mikrospiegel der Mikrospiegeleinrichtung 41 vorgegeben.
Vorteilhafterweise wird die Mikrospiegeleinrichtung 41 im Bereich ihrer mechanischen Resonanzfrequenz betrieben, da Auslenkungen in diesem Frequenzbereich bereits mit geringen Signalstärken und somit mit einem geringen Energiebedarf zu erreichen sind.
Die weiteren in der Figur 3 gezeigten Bezugszeichen sind bereits in der zu der Figur 1 zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert und werden daher nicht weiter beschrieben.
Die Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bil- des gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die in der Figur 4 dargestellte Projektionseinrichtung 20 weist neben der Bilddatenverarbeitungseinheit 20A und der Synchronisierungseinheit 20B ferner eine Schnittstelleneinrichtung 20C auf, welche von einer Steuereinrichtung 20D angesteuert wird. Die Schnittstelleneinrich- tung 20C ist dabei zur Daten- und Steuerungskommunikation mit der Videosignaleinrichtung 10 ausgelegt.
Die Steuereinrichtung 20D kann beispielsweise Soll- und Ist-Positionen der Mikrospiegeleinrichtung 41 erfassen, und daran angepasste Bildwiederholraten für das von der Videosignal- einrichtung 10 gesendet Videosignal vorgeben. Diese Vorgaben werden dann über die Schnittstelleneinrichtung 20C an die Videosignaleinrichtung 10 gesendet.
Die weiteren in der Figur 4 gezeigten Bezugszeichen sind bereits in der zu der Figur 1 zugehörigen Figurenbeschreibung erläutert und werden daher nicht weiter beschrieben. Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Projizieren eines Bildes gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem ersten Verfahrensschritt erfolgt ein Bereitstellen S1 eines eine erste Bildwiederholrate aufweisenden Videosignals durch die Videosignaleinrichtung 10.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Anpassen S2 einer zum Projizieren des Bildes verwendeten zweiten Bildwiederholrate an mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegel- einrichtung 41 und an die erste Bildwiederholrate vorgenommen.
Das Anpassen S2 kann dabei derart erfolgen, dass die zweite Bildwiederholrate ganzzahlige Vielfache der ersten Bildwiderholrate aufweist oder dass die zweite Bildwiederholrate in einem Resonanzbereich des mechanischen Aufbaus der Mikrospiegeleinrichtung 41 liegt.
In einem dritten Verfahrensschritt erfolgt ein Ansteuern S3 einer Mikrospiegeleinrichtung 41 mit der angepassten zweiten Bildwiederholrate.
In einem vierten Verfahrensschritt erfolgt ein Projizieren S4 des von der Videosignaleinrich- tung 10 bereitgestellten Videosignals durch einen zeilenweisen Bildaufbau als Bild 50 mit der zweiten Bildwiederholrate.
Die Verfahrensschritte S1 -S4 des Verfahrens können dabei iterativ zum zeilenweisen Bildaufbau des Bildes 50 erfolgen. Ferner kann das Verfahren zur Verringerung des Bildflim- merns beim Projizieren des Bildes 50 beispielsweise auch ein Zeilensprungverfahren anwenden.

Claims

Patentansprüche 1 . Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes (50) mit: einer Videosignaleinrichtung (10), welche dazu ausgelegt ist, ein Videosignal bereitzustellen, welches eine erste Bildwiederholrate aufweist;
einer Spiegelsteuerungseinrichtung (40), welche dazu ausgelegt ist, eine Mikrospie- geleinrichtung (41 ) mit einer an mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegelein- richtung (41 ) und an die erste Bildwiederholrate angepassten zweiten Bildwiederholrate anzusteuern; und
einer mit der zweiten Bildwiederholrate betriebenen Lasereinrichtung (25), welche dazu ausgelegt ist, das von der Videosignaleinrichtung (10) mit der ersten Bildwie- derholrate bereitgestellte Videosignal unter Verwendung von der mittels der zweiten
Bildwiederholrate bewegten Mikrospiegeleinrichtung (41 ) zu projizieren.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , welche dazu ausgelegt ist, vor einem Projizieren einer ersten Zeile (Z1 ) des Bildes (50) oder nach einem Projizieren einer letzten Zeile (Zn) des Bildes (50) für eine Verzögerungszeitspanne einen zeilenweisen Bildaufbau in Abhängigkeit der angepassten zweiten Bildwiederholrate zu stoppen.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, welche dazu ausgelegt ist, beim Projizieren einer Zeile (Zi) des Bildes (50) für eine Verzögerungszeitspanne einen zeilenweisen Bildaufbau in Abhängigkeit der angepassten zweiten Bildwiederholrate zu stoppen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche dazu ausgelegt ist, beim Projizieren des Bildes (50) einzelne Zeilen (Zi) des Bildes (50) in Abhängigkeit der angepassten zweiten Bildwiederholrate auszulassen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche dazu ausgelegt ist, das Anpassen der zweiten Bildwiederholrate an die mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung (41 ) in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Vorrichtung und/oder der der Mikrospiegeleinrichtung (41 ) durchzuführen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vorrichtung ein Speichermittel zum Zwischenspeichern des Videosignals aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Bildwiederholrate und die zweite Bildwiederholrate vertikale Bildwiederholraten des Bildes (50) sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Videosignaleinrichtung (10) eine Schnittstelleneinrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, das Videosignal von einer externen Videoquelle zu empfangen, wobei die externen Videoquelle eine Bildratenvorgabe- einrichtung aufweist, welche dazu ausgelegt ist, an die externe Videoquelle eine Vorgabe für die erste Bildwiederholrate des empfangenen Videosignals zu senden.
9 Tragbares Mobilgerät mit einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Verfahren zum Projizieren eines Bildes (50), mit den Schritten:
- Bereitstellen (S1 ) eines eine erste Bildwiederholrate aufweisenden Videosignals durch eine Videosignaleinrichtung (10);
- Anpassen (S2) einer zum Projizieren des Bildes verwendeten zweiten Bildwiederholrate an mindestens eine Charakteristik der Mikrospiegeleinrichtung (41 ) und an die erste Bildwiederholrate; - Ansteuern (S3) einer Mikrospiegeleinrichtung (41 ) mit der angepassten zweiten
Bildwiederholrate; und
- Projizieren (S4) des von der Videosignaleinrichtung (10) bereitgestellten Videosignals als Bild (50) mit der zweiten Bildwiederholrate.
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