DE102008008565B4

DE102008008565B4 - Projektionsverfahren und Ansteuereinrichtung für eine Projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102008008565B4
Application number: DE102008008565.0A
Authority: DE
Inventors: Frank Freund
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2028-02-09
Also published as: FR2927426A1; DE102008008565A1; GB0901761D0; GB2457155A

Abstract

Projektionsverfahren mit den folgenden Schritten:Generieren von zwei periodischen Steuersignalen (3, 4; 21, 22) mittels eines Signalgenerators (2) zum Anregen einer zwei-achsigen Ablenkeinheit;Erzeugen eines Lichtmodulationssignals (5; 28) zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls, der durch die zwei-achsigen Ablenkeinheit abgelenkt wird;wobeiein Taktgenerator (8) die zwei periodischen Steuersignale (3, 4; 21, 22) und das Lichtmodulationssignal (5; 28) synchronisiert,wobei der Signalgenerator (2) mittels eines Taktsignals (9) des Taktgenerators (8) gesteuert wird.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionsverfahren und eine Ansteuereinrichtung für eine Projektionsvorrichtung.
Aus der US 6 843 568 B2 ist eine Projektionsvorrichtung für ein Bild bekannt. Die Projektion basiert auf einem Laserlichtstrahl, der durch einen um zwei Achsen schwingenden Spiegel entlang einer Lissajous-Figur abgelenkt wird. Jeder Punkt entlang der Lissajous-Figur kann als Bildpunkt des Bildes durch eine Modulation der Intensität des Laserlichtstrahls genutzt werden. Eine Ablenkungseinrichtung des Spiegels erfasst Umkehrpunkte des Spiegels, um die Modulationseinheit zu synchronisieren.
Das Dokument WO 2003 / 032 046 A1 beschreibt ein Projektionsverfahren, bei dem ein Lichtmodulationssignal zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls erzeugt wird. Ein zweidimensional auslenkbarer Spiegel wird derart ansteuert, dass der Spiegel mit einer ersten Ablenkungsfrequenz um eine erste Ablenkachse und mit einer zweiten Ablenkungsfrequenz um eine zweite Ablenkachse ausgelenkt wird. Zur Synchronisierung der Ablenkeinheit mit der Lichtmodulationseinheit werden Umkehrpunkte des Spiegels erfasst und der Lichtmodulationseinheit zugespielt.
Das Dokument US 2006 / 0 145 945 A1 beschreibt ein Projektionsverfahren, bei dem zwei periodische Steuersignale zur Ansteuerung einer horizontalen und einer vertikalen Ablenkeinheit erzeugt werden. Auch hier wird ein Lichtmodulationssignal zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls erzeugt. Um die Führung der von den Ablenkeinheiten abgelenkten Lichtstrahlen zu optimieren, wird hierbei ein Spiegel zur Korrektur als weitere Ablenkeinheit vorgesehen
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Das erfindungsgemäße Projektionsverfahren sieht folgenden Schritten vor: Generieren von zwei periodischen Steuersignalen mittels eines Signalgenerators zum Anregen einer zwei-achsigen Ablenkeinheit; Erzeugen eines Lichtmodulationssignals zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls, der durch die zwei-achsige Ablenkeinheit abgelenkt wird; wobei ein Taktgenerator die zwei periodischen Steuersignale und das Lichtmodulationssignal synchronisiert.
Das Verfahren ermöglicht eine einfache Adressierung aller möglichen Punkte der Lissajous-Figur durch einen einfachen Taktgenerator.
Eine erfindungsgemäßge Ansteuereinrichtung sieht vor: einen Signalgenerator zum Generieren von zwei periodischen Steuersignalen, die zum Anregen einer zwei-achsigen Ablenkeinheit dienen;
einen Modulationssignalgenerator zum Erzeugen eines Lichtmodulationssignals zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls, der durch die zwei-achsig Ablenkeinheit abgelenkt wird; und
einen Taktgenerator zum Synchronisieren des Signalgenerators und des Modulationssignalgenerators.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:

1 ein Blockdiagramm einer Ansteuereinrichtung für eine Projektionsvorrichtung;
2 eine Lissajous-Figur;
3 ein Blockdiagramm einer Ansteuereinrichtung für eine Projektionsvorrichtung.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Ansteuereinrichtung 1 für ein Projektionssystem.
Ein Signalgenerator 2 erzeugt zwei periodische Ansteuersignale 3, 4. Die beiden Ansteuersignale 3, 4 können zum Antreiben von Aktuatoren eines kardanisch aufgehängten Spiegel dienen. Der Spiegel beginnt darauf mit der Periode der beiden Ansteursignale 3, 4 um zwei orthogonale Achsen zu schwingen. Die Auslenkung des Spiegels über die Zeit erfolgt vorzugweise näherungsweise sinusförmig.
Ein Lichtstrahl, z.B. von einem Laser, wird durch den Spiegel auf einen Projektionsschirm abgelenkt. Die beiden sinusförmigen Auslenkungen bewirken, dass der Lichtstrahl entlang einer Lissajous-Kurve oder Figur über die Projektionsfläche geführt wird. Eine entsprechende Lissajous-Figur ist in 2 dargestellt.
Bedingt durch die periodische Ansteuerung wiederholt sich die Lissajous-Figur periodisch. Die Wiederholrate der Lissajous-Figur ist durch den größten gemeinsamen Teiler der Perioden der Ansteuersignale 3, 4 bestimmt.
Die Ansteuersignale 3, 4 können sinusförmig sein, aber auch eine andere periodische Signalform aufweisen. Falls die angeregte Schwingung des Spiegels um seine jeweiligen Achsen keine sinus-förmige Auslenkung über die Zeit aufweist, ergibt sich zwar keine Lissajous-Figur 30 gemäß ihrer mathematischen Definition, aber dennoch eine geschlossene, sich periodisch wiederholende Figur. Solche Figuren sollen im Kontext dieser Erfindung auch als Lissajous-Figuren betrachtet werden.
In 2 ist der Lissajous-Figur 30 ein Raster aus Bildpunkten eines Bildes unterlegt. Jeder darzustellende Bildpunkt 31 wird von der Lissajous-Figur 30 wenigstens einmal überstrichen. Für jeden Bildpunkt 31 wird die Intensität des Lichtstrahls entsprechend den Helligkeitswerten des Bildpunkts 31 moduliert, wenn der Lichtstrahl über den dem Bildpunkt 31 entsprechenden Bereich der Lissajous-Figur 30 geführt wird. Die Modulation der Intensität des Lichtstrahls wird durch ein Lichtmodulationssignal 5 gesteuert.
Das Lichtmodulationssignal 5 wird in Abhängigkeit der Lissajous-Kurve und dem darzustellenden Bild bestimmt. Das Bild kann zunächst in Bildpunkte gerastert werden. Die Bildpunkte werden in einer Reihenfolge sortiert, die der zeitlichen Abfolge entspricht, mit der die Lissajous-Figur über die jeweiligen Bildpunkte geführt wird. Die Bildpunkte werden in dieser Reihenfolge in einem Bildspeicher 6 abgelegt.
Das Lichtmodulationssignal 5 wird mittels des Bildspeichers 6 generiert. Ein Taktgenerator 8 veranlasst den Bildspeicher 6 die Bildpunkte in der sortierten Reihenfolge auszugeben. Die Umsetzung der Helligkeitswerte in ein Lichtmodulationssignal 5 kann durch einen Modulationssignalgenerator 8 erfolgen.
Bei dem Sortieren der Bildpunkte kann berücksichtigt werden, dass die Lissajous-Figur 30 manche Bildpunkt mehr als einmal überstreift, bis sie sich wiederholt. Die Häufigkeit des Überstreichens eines einzelnen Bildpunkts 31 pro Wiederholung der Lissajous-Figur kann in den Helligkeitswerten der im Bildspeicher 6 abgelegten Bildpunkte 31 berücksichtigt werden. Eine erste Variante den darzustellenden Helligkeitswert des Bildpunktes 31 durch die Häufigkeit des Überstreichens und legt den geteilten Wert im Bildspeicher 6 ab. Eine andere Variante setzt den Helligkeitswert nach dem erstmaligen Überstreichen für jedes weitere Überstreichen auf Null.
Eine Alternative sieht vor, eine Zugriffstabelle 7 auf die Bildpunkte zu erzeugen. Die Einträge der Zugriffstabelle 7 werden entsprechend dem Auftreten der jeweiligen Bildpunkte in der Lissajous-Figur sortiert. Die eigentlichen Bildpunkte werden nicht sortiert. Der Zugriff auf die Bildpunkte erfolgt über die Zugriffstabelle 7. Mit jedem Taktsignal 9 des Taktgenerators wird auf den nächsten Eintrag der Zugriffstabelle 7 weitergeschaltet und der zugehörige Bildpunkt zu dem Eintrag als Lichtmodulationssignal 5 ausgegeben. Hierbei ist ein einmaliges Sortieren der Zugriffstabelle ausreichend. Ein Sortieren jeden darzustellenden Bildes ist nicht mehr notwendig, zumindest solange die Eigenschaften der Lissajous-Figur beibehalten werden.
Das Taktsignal 9 wird erfindungsgemäß verwendet, um den Signalgenerator 2 zu steuern. Der Signalgenerator 2 wird mit dem Taktsignal 9 synchronisiert, so dass eine Synchronisation des Modulationssignals 5 und der Steuersignale 3, 4 gewährleistet ist.
Die Synchronisation kann einen Zähler 10, einen Komparator 11, eine Wertetabelle 12 und ein Resetsignal 13 verwenden. Der Zähler 10 wird durch den Taktgenerator 8 getaktet. Der Komparator 11 gibt ein Resetsignal 13 an den Signalgenerator 2 aus, wenn der Zähler 10 den oder die in der Wertetabelle 12 gespeicherten Werte erreicht. Die Werte in der Wertetabelle 12 können unter anderem die Anzahl der Takte sein, bis eine vollständige Lissajous-Figur projiziert wird. Andere Werte sind die Anzahl der Takte entsprechend der Periode eines oder beider der Ansteuersignale 3, 4.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform. Ein Signalgenerator 20 generiert zwei periodische Steuersignale 21, 22. Die Steuersignale 21, 22 dienen zum Ansteuern von Aktuatoren eines Spiegels.
Die beiden ausgegebenen Steuersignalen 21, 22 werden einer Datenverarbeitungseinrichtung zugeführt, die den zugehörigen Bildpunkt 31 der Lissajous-Figur 30 zu den beiden Steuersignalen 21, 22 bestimmt. Der Helligkeitswert des Bildpunkts 31 wird an eine Lichtmodulationseinrichtung in der Form eines Steuersignals, z.B. Lichtmodulationssignals 28, ausgegeben. Die Datenverarbeitungseinrichtung kann unter anderem berücksichtigen, dass ein Spiegel bei nicht resonanter Anregung zeitlich verzögert zu den Steuersignalen 21, 22 schwingt.
Ein Zuordnen der Steuersignale 21, 22 zu den Bildpunkten 31 kann nach folgendem Schema erfolgen. Einem Adressgenerator 23 werden die beiden ausgegebenen Steuersignale 21, 22 zugeführt. Der Adressgenerator bestimmt basierend auf den Steuersignalen 21, 22 und der zugehörigen Lissajous-Figur 30 den zugehörigen Bildpunkts 31 und dessen zugehörige Adresse 24 im Bildspeicher 25. Die Adresse 24 wird einem Bildspeicher 25 zugeführt. In dem Bildspeicher 25 sind die Helligkeitswerte für jeden Bildpunkt eines Bildes gespeichert. Der Bildspeicher 25 gibt den zu der Adresse 24 gehörigen Helligkeitswert 26 als Lichtmodulationssignal 28 aus. Für einzelne Adressen kann eine Dunkeltastung des Lichtstrahls erfolgen. Eine Korrektureinrichtung 27 nimmt gegebenenfalls die entsprechende Dunkeltastung des Lichtmodulationssignals 28 vor.
Der Signalgenerator 20 wird gleich der ersten Ausführungsform durch einen Taktgenerator 8, einen Zähler 10, eine Komparator 11, einen Wertespeicher 12 und ein Resetsignal 13 gesteuert. Das Taktsignal 8 wird dem Signalgenerator 20 unmittelbar zugeführt, wodurch die Steuersignale 21, 22 synchron zu dem Taktsignal 8 sind. Der Bildspeicher 8 bzw. der Adressgenerator werden mittelbar durch das Taktsignal 8 gesteuert, da ihnen die beiden Steuersignale 21, 22 zugeführt werden. Der Steuerung ist von den verwendeten Projektionsmitteln, z.B. Spiegel, elektro-optischen Modulatoren, akustooptischen Modulatoren, nicht abhängig. Die Synchronisation erfolgt autark.
Eine externe Berechnung der Zuordnung zwischen der Lissajous-Figur 30 und dem Raster der Bildpunkte 31 kann entfallen. Ferner kann es möglich sein, die Frequenzen für die Steuersignale zu variieren ohne dass eine Zuordnung der darzustellenden Bildpunkte 31 verletzt wird.
Eine farbige Projektion kann durch mehrere farbige Lichtstrahlen und zugehörigen Projektionen erreicht werden.

Claims

Projektionsverfahren mit den folgenden Schritten: Generieren von zwei periodischen Steuersignalen (3, 4; 21, 22) mittels eines Signalgenerators (2) zum Anregen einer zwei-achsigen Ablenkeinheit; Erzeugen eines Lichtmodulationssignals (5; 28) zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls, der durch die zwei-achsigen Ablenkeinheit abgelenkt wird; wobei ein Taktgenerator (8) die zwei periodischen Steuersignale (3, 4; 21, 22) und das Lichtmodulationssignal (5; 28) synchronisiert, wobei der Signalgenerator (2) mittels eines Taktsignals (9) des Taktgenerators (8) gesteuert wird.
Projektionsverfahren nach Anspruch 1, wobei in einem Bildspeicher (6; 25) Helligkeitswerte zu Bildpunkten eines zu projizierenden Bildes gespeichert sind, die ansprechend auf ein Taktsignal (9) des Taktgenerators (8) als Lichtmodulationssignal (5; 28) ausgegeben werden.
Projektionsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Bildpunkte in einer Reihenfolge entsprechend einer Lissajous-Figur gespeichert sind, die durch die periodischen Steuersignale (3, 4; 21; 22) vorgegeben wird.
Projektionsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Bildpunkte in einem Speicherbereich gespeichert werden und eine Zugriffstabelle (7) auf den Speicherbereich erstellt wird, wobei die Einträge der Zugriffstabelle (7) in einer Reihenfolge der zugehörigen Bildpunkte sortiert werden, wie die zugehörigen Bildpunkte entlang einer Lissajous-Figur angeordnet sind, die durch die periodischen Steuersignale (3, 4; 21; 22) vorgegeben wird.
Projektionsverfahren nach Anspruch 2, wobei die zwei periodischen Steuersignale (21, 22) einem Adressgenerator zugeführt werden, der basierend auf den Steuersignalen (21, 22) eine Adresse eines Bildpunktes, der den Steuersignalen (21, 22) zugeordnet ist, bestimmt, und der Bildspeicher (25) den Helligkeitswert zu dem durch die Adresse bestimmten Bildpunkt ausgibt.
Ansteuereinrichtung für ein Projektionssystem mit: einem Signalgenerator (2; 20) zum Generieren von zwei periodischen Steuersignalen (3, 4; 21, 22), die zum Anregen einer zwei-achsigen Ablenkeinheit dienen; einem Modulationssignalgenerator (8) zum Erzeugen eines Lichtmodulationssignals (5; 28) zum Modulieren einer Intensität eines Lichtstrahls, der durch die zwei-achsigen Ablenkeinheit abgelenkt wird; und einem Taktgenerator (8) zum Synchronisieren des Signalgenerators (2; 20) und des Modulationssignalgenerators (8), wobei der Taktgenerator dazu ausgebildet ist, den Signalgenerator (2) mit einem Taktsignal (9) des Taktgenerators (8) zu steuern.
Ansteuereinrichtung nach Anspruch 6 mit ferner einem Bildspeicher (6; 25), der eingerichtet ist Helligkeitswerte zu Bildpunkten eines zu projizierenden Bildes zu speichern und diese ansprechend auf ein Taktsignal (9) des Taktgenerators (8) an den Modulationssignalgenerator (8) auszugegeben, wobei der Modulationsgenerator (8) eingerichtet ist, ansprechend auf die ausgegebenen Helligkeitswerte ein Lichtmodulationssignal (5; 28) zu generieren.
Ansteuereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bildspeicher (6; 25) ein Ringspeicher ist, indem die Bildpunkte in einer Reihenfolge entsprechend einer Lissajous-Figur gespeichert sind, die durch die periodischen Steuersignale (3, 4; 21; 22) vorgegeben sind.
Ansteuereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bildspeicher (6; 25) einen Speicherbereich zum Speichern der Bildpunkte (31) und eine Zugriffstabelle (7) auf den Speicherbereich vorsieht, wobei Einträge der Zugriffstabelle (7) auf die Bildpunkte (31) im Speicherbereich in einer Reihenfolge der zugehörigen Bildpunkte (31) sortiert sind, wie die zugehörigen Bildpunkte entlang einer Lissajous-Figur angeordnet sind, die durch die periodischen Steuersignale (3, 4; 21; 22) vorgegeben ist.
Ansteuereinrichtung nach Anspruch 6 ferner mit: einem Bildspeicher (25), der eingerichtet ist Helligkeitswerte zu Bildpunkten eines zu projizierenden Bildes zu speichern und diese ansprechend auf ein Adresssignal (24) den zugehörigen Helligkeitswert an den Modulationssignalgenerator (8) auszugegeben, wobei der Modulationsgenerator (8) eingerichtet ist, ansprechend auf den ausgegebenen Helligkeitswert ein Lichtmodulationssignal (5; 28) zu generieren, und einem Adressgenerator (23), der mit dem Signalgenerator (20) zum Erfassen der zwei periodischen Steuersignale (21, 22) gekoppelt ist, wobei der Adressgenerator (23) eingerichtet ist basierend auf den Steuersignalen (21, 22) eine Adresse eines Bildpunktes (31) in dem Bildspeicher (25), der den Steuersignalen (21, 22) zugeordnet ist, zu bestimmen und ein Adresssignal (24) mit der Adresse auszugeben.