專利名稱：用于投影至少一個光束的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于投影至少一個光束的方法和裝置。
背景技術：
在基于所謂的“飛點(Flying-Spot)”功能原理的投影器中，借助二維諧振微鏡來偏轉光束(典型由三原色紅、綠和藍構成)，并且投影到圖像平面上。
圖I示出了用于說明“飛點”投影的功能原理的示意圖。在此，激光源101 (紅色 R)、102 (藍色B)和103 (綠色G)的不同顏色的光束分別對準半透明的鏡(鏡的透射和反射根據波長來進行)104、105、106，并且隨后作為總射束110 (也稱作投影射束)對準二維諧振微鏡107，其將總射束110 二維地偏轉并且投影到圖像平面108上。在此，在圖像平面108 中通過連續(xù)協(xié)調地偏轉總射束110來構建圖像(參見圖像平面108中的射束分布109)。
圖像信息通過相應光源101至103的、與微鏡107的偏轉同步的強度調制來生成并且顯示。
由于微鏡107的非線性的偏轉和在圖像平面108中所得到的非線性的射束分布 109，時間復用方法被用于顯示各個位置離散的圖像信息(“圖像點”或者“像素”):因此在限定的時間段中將確定的信息投影到圖像平面上。
所投影的信息尤其是表示由光源101至103產生的光束的亮度和色彩的疊加，其中光束的亮度可以借助相關的光源的幅度來調節(jié)。
優(yōu)選地，光源分別是激光器，尤其是激光二極管。因此，通過激光器的電流對應于由激光器發(fā)射的光的亮度。
圖2示出了與相應的圖像點的位置有關的、以秒為單位的每個圖像點的掃描時間范圍的視圖，更確切地說不僅針對列(參見曲線201)而且針對行(參見曲線202)。
例如，所投影的圖像為640個圖像點寬并且480個圖像點高。通過圖I中示出的并且所描述的將總射束Iio偏轉109產生例如在按行構建的圖像的情況下，總射束110在行的中部明顯比邊沿區(qū)域中更快。
示例性地，在根據圖2的例子中的微鏡在640X480個圖像點的分辨率的情況下具有27kHz的水平頻率和I. 2kHz的垂直頻率。
由此，借助時間復用方法，由圖像點在關于時間的XY坐標系中的空間相關性得到了時間范圍、時間上受限制的長度以及針對每個圖像點的持續(xù)時間。
圖3示出了圖2中的在圖像平面的中部的區(qū)域(圖像中部)中沿著(水平)行的時間范圍的一部分。發(fā)明內容
根據上面提及的參數變得明顯的是用于調制光束的強度或者幅度來將圖像信息無局部錯誤地顯示在投影面上的電子裝置的所需的時間分辨率在小于微微秒的范圍中。理論上，借助相應地時間上高分辨的并且高成本的電路可以降低關聯(lián)誤差。然而，這種開銷要求昂貴的器件，并且實際上(例如取決于所選擇的分辨率)并非始終是可行的。
然而，如果降低時間分辨率，則圖像質量降低并且由于錯誤的空間相關而在圖像點平面上出現失真。
另一問題在于由于微鏡的非線性的偏轉引起的在時間范圍和位置區(qū)域之間的轉換。
在通過時間復用方法來選擇圖像點的時間段中，電子裝置的上升時間和下降時間影響了在圖像點之間的對比度。該影響通過信號邊沿的上升或者下降的持續(xù)時間而增強 邊沿與對圖像點可用的時間空間相比越長，則在圖像點之間的對比度就越差。
根據針對圖2和圖3的上述實施形式，在恒定的邊沿斜率的情況下，當對于圖像點在總體上有最少的時間可用(即在圖像中部)時，則對比度于是最差。
圖4示例性地示出了待投影的圖像在具有盡可能大的對比度(即在每兩個圖像點之間從白色至黑色的過渡或者相反)的圖像平面中的一部分。
圖5相應簡化地示出了用于激光器的激勵電壓501和由此得到的通過激光器的電流 502。
通過激光器的電流變化過程502典型地與所發(fā)射的光量成比例并且由此對應于觀察者所感覺到的亮度。
在圖5中示出了圖像點n-2、n_l和n，它們示例性地具有時長Tp并且具有根據圖 4的亮一暗一亮的圖案。激勵電壓501將激光器接通、關斷并且又接通。
基于最終的邊沿斜率，在接通激光器時形成接通延遲503和505，并且在關斷激光器時形成關斷延遲504和506。
這些延遲顯著地劣化了在圖像點之間的對比度。尤其是在延遲504和506期間部分將暗的圖像點照亮，由此投影單元的最大可達到的對比度在顯示圖像中的邊沿的情況下 (高的位置頻率或者空間頻率)明顯降低。
圖6示出了用于激勵激光器603的電路框圖。
具有η比特寬度的數字信號605由數字/模擬轉換器601 (DAC)轉換成模擬信號并且借助用于激勵激光器603的驅動器來放大。激光器603用其正極連接到電源604(VDD) 上并且通過數字/模擬轉換器601借助驅動器602來激勵。
圖像源例如個人計算機或者個人數字助理(PDA)提供具有η比特寬度的數字信號 605,其由數字/模擬轉換器601相應地轉換成模擬信號(電流信號或者電壓信號)用于激勵激光器603。
所需的高時間分辨率通過高的轉換率(采樣率)來實現。這對數字/模擬轉換器 601的轉換率提出了極高的要求。
示例性地，如果對上面所描述的具有640X480個圖像點的分辨率、27kHz的水平頻率和I. 18kHz的垂直頻率的系統(tǒng)加以觀察，則數字/模擬轉換器601必須提供小于280ps 的時間分辨率，由此位置分辨率誤差在1%以下。
這意味著對數字/模擬轉換器601的轉換率以及數字接口的3GHz的帶寬要求。
這種電子裝置假如完全可以實現則必然是極其復雜、帶有損耗的，并且是昂貴的。 此外應注意的是圖6中所示的電路和由此產生的開銷分別針對每個激光器都是必需的， 并且由此使與之相聯(lián)系的成本倍增。
本發(fā)明的任務在于，避免上面所述的缺點，并且尤其是在“飛點”方式的情況下提供一種簡單、高效以及容忍誤差的并且成本低廉的投影可能性。
該任務根據獨立權利要求的特征來解決。本發(fā)明的改進方案也由從屬權利要求得到。
為了解決該任務提出了一種用于投影至少一個光束的方法，其中至少部分地將至少一個圖像點的保持持續(xù)時間相對于至少一個另外的圖像點進行延長。
尤其是在飛點方法的情況下，投影射束協(xié)調地在圖像平面上運動。如上面所闡述的那樣，投影射束的速度根據要顯示的圖像點的位置而變化。就此而言，在投影面的行的中部的圖像點比在投影面的邊沿處的圖像點具有更短的時長(即投影射束在此具有相應較高的速度)。
該效應有效地通過如下方式來補償尤其是對所有如下的點引入保持持續(xù)時間 這些點與其中投影射束具有最大速度的圖像點相比具有更大的時長。
在此所提出的方案可以用于包括多個光束的投影射束，或者也可以分別用于每個單個的光束。
術語“保持持續(xù)時間”尤其是包括圖像點的值(例如至少一個光束的至少一個激光器的的調制電流)或者信息。
基本時鐘，借助其來驅動電路的數字部件。
一個擴展方案在于根據相應的圖像點的投影的位置，至少部分地延長至少一個圖像點的保持持續(xù)時間。
有利的是，保持持續(xù)時間可以借助至少一個采樣保持級來延長。
尤其是，保持持續(xù)時間與基本時鐘異步地調節(jié)。由此不必要的是基本時鐘是每個可能的保持持續(xù)時間的整數多倍。由此可以有利地降低數字部件的最大所需的工作頻率或者基本時鐘。
一個改進方案是至少一個數字/模擬轉換器用于激勵至少一個光束，
-其中數字/模擬轉換器用基本時鐘來驅動，
-其中通過如下方式至少部分延長至少一個圖像點的保持持續(xù)時間根據基本時鐘確定像素時鐘，其中基于像素時鐘延長至少一個圖像點的保持持續(xù)時間。
特別地，一個改進方案是像素時鐘對應于基本時鐘的整數多倍。
有利地，保持持續(xù)時間可以與基本時鐘以及像素時鐘異步。
另一改進方案是保持持續(xù)時間可以借助延遲級來調節(jié)。尤其是，延遲級可以借助 (數字)激勵信號來激勵。
在此，根據延遲的所需的量化優(yōu)選可使用預給定的寬度(例如4比特或者5比特) 的數字信號。
一個擴展方案是延遲級包括采樣保持級和時間控制裝置，其中時間控制裝置借助激勵信號來控制采樣保持級。
因此，可以使用數字激勵信號來生成脈沖，其長度與激勵信號相關并且因此預先給定采樣保持級的保持持續(xù)時間。
也可能的是激勵信號以模擬方式預先給定并且借助該模擬的激勵信號來激勵采樣保持級。
優(yōu)選地，數字或者模擬激勵信號對應于與相應投影有關的、為了達到或者低于預先給定的最低要求(分辨率誤差)所需的保持持續(xù)時間。
另一擴展方案是圖像點的第一信息根據第二信息來改變。尤其是，圖像點的第一信息可以在投影該圖像點的時長期間改變。
由此，有限的邊沿斜率的問題和由此得到的對比度降低可以被有效地補償。這樣， 圖像點的第一信息可以已在第一圖像點的時長期滿之前與圖像點的第二信息匹配。對此， 有利地將兩個圖像點緩存并且將它們的信息相互比較或者如所描述的那樣地適配。
可替選地，也可以僅僅將先前的值進行緩存。
—個改進方案是第一信息包括用于顯示圖像的幅度和/或亮度。相應地，第二信息可以包括至少一個后繼的圖像點的幅度和/或亮度。
尤其是，圖像點的売度可以與激光器的調制電流的大小有關。
另一改進方案是圖像點的第一信息改變?yōu)槭沟没旧显谶_到至少一個后繼的圖像點之時得到第二信息。
尤其是，達到至少一個后繼的圖像點可以包括如下標準之一
-在達到至少一個后繼的圖像點之時、不久之前或者不久之后；
-基本上在達到對圖像點預先給定的空間伸展之時、不久之前或者不久之后。
一個改進方案是為至少一個圖像點設置有存儲器，用于將圖像點的第一信息與第二信息比較。
尤其是，存儲器可以包括兩個交替激勵的采樣保持級。
一個擴展方案是，設置至少兩個數字/模擬轉換器，它們交替地激勵光束，用于將圖像點的第一信息與第二信息比較。
在此，數字/模擬轉換器承擔存儲器的功能，其方式是交替地比較數字/模擬轉換器的輸出信號。
可替選地，也可以設置具有兩倍的采樣率的數字/模擬轉換器。存儲于是可以借助采樣保持級來進行。
另一擴展方案在于圖像點的第一信息根據第二信息來改變，其方式是基本上在圖像點的末端從圖像點的持續(xù)時間中減去對下降的邊沿所需的下降時間。
此外，一個改進方案是至少一個光束被參數化為使得補償成像誤差。
例如，這樣可以補償光源或者激光器或光學部件的靜態(tài)安裝誤差。由于這種不精確性，例如在圖像平面(投影平面)上形成了在多個光源(例如三個顏色不同的激光器)的光束之間的可能的偏移。由此，光源在預先給定的時刻對投影面的不同的點進行照明。這種誤差隨著減小的照明時長、并且因此隨著更高的分辨率而持續(xù)地增加。
在此所提出的方案能夠實現對所得到的子像素區(qū)域中(即在小于圖像點的區(qū)域中)的這種安裝誤差的補償，而不需復雜且高成本的安裝技術。
就此而言，一個改進方案是對于至少一個光束的每一個的保持持續(xù)時間被調節(jié)為使得至少一個光束的每一個被投影到與分別關聯(lián)的圖像點對應的區(qū)域中。
另一改進方案是所述至少一個光束借助偏轉的投影裝置來局部地偏轉。優(yōu)選地， 偏轉的投影裝置是微鏡，尤其是二維諧振微鏡。
另一改進方案是，所述至少一個光束由至少一個光源組成。
尤其是，一個改進方案是所述至少一個光源包括至少一個激光器，尤其是至少一個激光二極管。
一個改進方案是光束由一個紅色激光、一個藍色激光和一個綠色激光組成。
此外，一個改進方案是光束由一個紅色激光、一個藍色激光和兩個綠色激光組成。
相應地，光束可以由多倍的上述組合組成。
在附加的改進方案的范圍中，所述至少一個光束借助飛點方法來投影。
此外，為了解決上面所描述的任務，提出了一種用于投影至少一個光束的裝置，其包括處理器單元和/或固定連接的電路裝置和/或可自由編程的邏輯電路，該邏輯電路設計為使得可執(zhí)行如在此所描述的方法。
上述的處理器單元可以是或者包括任何類型的處理器或者計算器或者計算機，其帶有相應所需的周邊電路(存儲器、輸入/輸出接口、輸入輸出裝置等)。固定連接的電路單元或者可自由編程的邏輯電路可以是FPGA、CPLD, ASIC或者其他集成電路。
為了解決上述任務，還提出了一種用于投影至少一個光束的裝置，其包括延遲級， 借助該延遲級能夠至少部分地將至少一個圖像點的保持持續(xù)時間相對于至少一個另外的圖像點延遲。
針對不同的方法的改進方案、擴展方案和其他實施形式相應地同樣適用于該裝置。
一個改進方案是根據相應的圖像點的投影的位置，借助延遲級可以至少部分地延長針對所述至少一個圖像點的保持持續(xù)時間。
下一個改進方案是設置有數字/模擬轉換器用于激勵所述至少一個光束，
-其中數字模擬轉換器可以借助基本時鐘來驅動，
-其中可以至少部分延長用于所述至少一個圖像點的保持持續(xù)時間，其方式是: 可以借助基本時鐘來確定像素時鐘，其中基于像素時鐘可以延長用于所述至少一個圖像點的保持持續(xù)時間。
一個擴展方案是，像素時鐘對應于基本時鐘的整數多倍。
一個可替選的實施形式在于借助激勵信號、尤其是數字激勵信號可以激勵延遲級。
下一個擴展方案是延遲級包括采樣保持級和時間控制裝置，其中時間控制裝置借助激勵信號來控制采用保持級。
另一個擴展方案是該裝置具有用于改善對比度的單元，其中圖像點的第一信息可以根據第二信息來改變。
一個改進方案是圖像點的第一信息可以在圖像點的投影的時長期間改變。
一個附加的擴展方案是第一信息包括用于顯示圖像點的幅度和/或亮度。相應地，第二信息可以包括至少一個后繼的圖像點的幅度和/或亮度。
另一擴展方案是圖像點的第一信息可以改變?yōu)槭沟没旧显谶_到所述至少一個后繼的圖像點之時得到第二信息。
另一種可能性是，達到所述至少一個后繼的圖像點包括如下標準之一
-在達到至少一個后繼的圖像點之時、不久之前或者不久之后；
-基本上在達到對圖像點預先給定的空間伸展之時、不久之前或者不久之后。
另一擴展方案是設置有用于至少一個圖像點的存儲器，用于將圖像點的第一信息與第二信息比較。
另一改進方案是存儲器包括兩個被交替激勵的采樣保持級。
一個改進方案是設置有至少兩個數字/模擬轉換器，它們交替地激勵光束，用以將圖像點的第一信息與第二信息比較。
—個改進方案在于圖像點的第一信息可以根據第二信息來改變，其方式是基本上在圖像點的末端從圖像點的持續(xù)時間中減去對下降的邊沿所需的下降時間。
另一擴展方案是所述至少一個光束可以參數化為使得補償成像誤差。
一個擴展方案是借助延遲級來調節(jié)至少一個光束的每一個的保持持續(xù)時間，使得至少一個光束的每一個都被投影到對應于分別關聯(lián)的圖像點的區(qū)域中。
此外，一個擴展方案是設置有偏轉的投影裝置，其局部地將所述至少一個光束偏轉。尤其是，偏轉的投影裝置可以包括微鏡、尤其是二維諧振微鏡。
在一個附加的改進方案的范圍中，所述至少一個光束可以由至少一個光源組成。 優(yōu)選地，所述至少一個光源可以包括至少一個激光器，尤其是至少一個激光二極管。
一個改進方案是光束由一個紅色激光、一個藍色激光和一個綠色激光組成。
另一擴展方案是光束由一個紅色激光、一個藍色激光和兩個綠色激光組成。
另一個改進方案是該裝置借助飛點方法投影所述至少一個光束。


以下參照附圖示出并且闡述了本發(fā)明的實施例。
其中
圖I示出了用于說明“飛點”投影的功能原理的示意圖。
圖2示出了與相應的圖像點的位置有關的、以秒為單位的每個圖像點的掃描時間范圍的視圖。
圖3示出了圖2中的在圖像平面的中部的區(qū)域(圖像中部)中沿著(水平)行的時間范圍的一部分。
圖4示例性地示出了待投影的圖像在具有盡可能大的對比度(即在每兩個圖像點之間從白色至黑色的過渡或者相反)的圖像平面中的一部分。
圖5相應簡化地示出了用于激光器的激勵電壓501和由此得到的通過激光器的電流 502。
圖6示出了用于激勵激光器603的電路框圖。
圖7示出了一種用于借助延遲級激勵激光器的電路框圖。
圖8示出了在圖像中部周圍的區(qū)域中對每個圖像點的量化的時間范圍的視圖9示出了時間范圍與確定的圖像點的相關性；
圖10示出了用于借助(可編程的)延遲級來激勵激光器的電路框圖，其中該延遲級包括時間控制裝置以及帶有采樣保持級的開關；
圖11示出了電路的方框圖，借助該電路可以產生邊沿可選擇性具有預先給定的寬度的脈沖。
圖12不出了與圖11關聯(lián)的時序圖；圖13示出了用于邊沿可選擇性地產生預先給定寬度的脈沖的電路框圖；圖14示出了尤其是與圖像點η、η+1等等以及與基本時鐘相關的、與圖13關聯(lián)的
時序圖15示出了具有激光器的激勵信號的時間變化曲線的圖；其中激勵持續(xù)時間可以根據圖像點內容以及對激光器所需的調制電流的上升時間或者下降時間進行改變。
圖16示出了一個表，其中針對帶有補償和不帶補償的情況對比示出了如對比度、 對比度比值、最大強度和最小強度這些量；
圖17Α示出了與邊沿的上升時間或者下降時間有關的、帶有補償的對比度與不帶補償的對比度的比較；
圖17Β示出了與邊沿的上升時間或者下降時間有關的、帶有補償的對比度比值與不帶補償的對比度比值的比較；
圖17C示出了與邊沿的上升時間或者下降時間有關的、通過補償非理想的邊沿導致的能量損失和由此的亮度損失。
圖18示出了借助用于改善對比度的單元來激勵激光器的電路框圖19示出了與圖18關聯(lián)的、基于根據圖4的棋盤圖案的投影的時序圖20示出了與圖18關聯(lián)的、基于不同的亮圖像點的投影的時序圖，其中圖像點 n-Ι相對于圖像點η-2僅具有略微降低的亮度；
圖21示出了借助用于改善對比度的單元來激勵激光器的電路框圖的一個可替選的擴展方案，其中代替根據圖18的兩個采樣保持級使用了兩個數字/模擬轉換器。
圖22示出了與圖21關聯(lián)的時序圖。
具體實施方式
在此所描述的方案尤其是能夠實現在數字/模擬轉換器和輸出級或者驅動電路之間的信號路徑中借助可編程的或者以模擬方式調整的延遲級來有效地減小空間上的相關誤差。
這尤其是通過如下方式來實現數字/模擬轉換器的輸出信號保持預先給定的時長，使得停留時間與所投影的圖像內的圖像點的相應的幾何結構或者位置有關地對應于圖像點的正確顯示。
此外，在此所提出的方案允許以如下方式解決有限的邊沿斜率的問題每個圖像點的信息(例如幅度或者亮度)根據至少一個后繼的圖像點的信息(例如幅度或者亮度)來改變，尤其是其方式為在圖像點的末端從該圖像點的標稱時間中減去下降的邊沿所需的下降時間。
由此有效地防止了由于有限的邊沿斜率而失去在投影面上的圖像點的明確的空間相關。
另一有利的方案在于解決方案的組合。用于降低空間相關誤差的解決方案以及通過補償有限的邊沿單元來優(yōu)化對比度影響每個圖像點的時間。
此外，提出的是通過控制每個圖像點的時間來補償垂直的子像素區(qū)域中的安裝誤差。
對空間相關性的改善
圖7示出了借助延遲級706來激勵激光器703的電路框圖。
具有η比特寬度的數字信號705由數字/模擬轉換器701 (DAC)轉換成模擬信號， 借助可調節(jié)的延遲級706在時間上被延遲并且借助用于激勵激光器703的驅動器來放大。 該激光器703用其正極連接到電源704 (VDD)上。
由此得到在用于驅動數字/模擬轉換器701的基本時鐘和像素時鐘之間的有意的異步性，其中在該像素時鐘中顯示相應的圖像點。
例如，如果假設是具有640X480個像素點的分辨率的系統(tǒng)(其中用于將投影射束偏轉的微鏡具有27kHz的水平頻率和I. 18kHz的垂直頻率)，則數字/模擬轉換器701具有小于280ps的時間分辨率，由此局部分辨誤差(或者關聯(lián)誤差)在1%以下。
分辨誤差對應于在投影平面上的像素的有誤差的空間伸展。
由此得到的是在根據圖8的圖像中部中每個圖像點的時間量化。
在圖9中示出了時間范圍與確定的圖像點的關聯(lián)。
對于投影行的中部的圖像點(例如帶有坐標(寬度、高度)320，240的圖像點)，對于該圖像點η所需的時間范圍對應于基本時鐘。這由如下事實來得到對于圖像點η需要所有投影的圖像點中所出現的最短的時間范圍，因為投影射束以最大的速度掃過圖像點η。
由此，圖像點η的時間范圍Tp確定了基本時鐘的持續(xù)時間，借助該持續(xù)時間來驅動數字/模擬轉換器。
例如，在垂直I. 18kHz和水平27kHz的鏡頻率以及640X480的分辨率的情況下得到56MHz的基本時鐘，因為所描述的對圖像點η的時間范圍為18ns。
為了在每個單個的圖像點的時間和位置關聯(lián)時達到預先給定的精度，根據圖9，圖像點η+1的時間范圍比圖像點η的時間范圍大額外的時間范圍Atp0
根據本例子，額外的時間范圍Atp設置為280ps，以便能夠實現在1%以下的關聯(lián)誤差。
此外，圖像點n+2的時間范圍比圖像點η+1的時間范圍大額外的時間范圍2Δ ρ。 由此，對于從圖像中部至邊沿的圖像點，所需的額外的時間范圍逐點變得更大。從確定的圖像點m起,額外的時間范圍為
m· Atp = Tp
這意味著像素時鐘從圖像點m起會減半，因為適用
m · Δ tp+Tp = 2 · Δ Tp
有利地，整個系統(tǒng)的時間基礎(參考時鐘)選擇為使得其是時間最短的圖像點的時間范圍(像素時鐘)的整數約數。
例如，具有112MHz的基本時鐘的4比特接口可以用于激勵延遲級。
圖6中所不的對于二維微鏡的模型同樣也可以應用于鏡系統(tǒng)的其他方案。
圖10示出了用于借助(可編程的)延遲級1001來激勵激光器1008的電路框圖，該延遲級包括時間控制裝置1005以及開關1004。
帶有η比特寬度的數字信號1010由數字/模擬轉換器1002 (DAC)轉換成模擬信號并且施加到開關1004上。時間控制裝置1005的數字激勵信號1011控制開關1004，使得數字/模擬轉換器1002的模擬信號映射到圖像點的相應的時間范圍上。
開關1004的輸出端與輸出級相連，該輸出級包括驅動器1007、激光器1008以及用于激光器的電源1009。
開關1004包括所謂的采樣保持級。即使輸入值不再施加到采樣保持級，該采樣保持級保持模擬輸入值或者將其存儲預先給定的時間段。
時間控制裝置1005通過激勵信號1011來參數化、根據控制信號1011的值來激勵開關1004，并且因此實現采樣保持級的對應于激勵信號1011的延遲。
以下描述了時間控制裝置1005及其可能的實現和擴展方案。
首先，圖11示出了電路的電路框圖，借助該電路可以產生邊沿可選擇性地具有預先給定的寬度的脈沖。圖12示出了與圖11關聯(lián)的時序圖。
圖11示出了輸入信號Ui，其施加在NAND門1103的輸入端上以及在NOR門1106 的輸入端上。此外，輸入信號Ui通過延遲級1101和后繼的反相器1102與NAND門1103的另一輸入端相連。輸入信號Ui也通過延遲級1104和后繼的反相器1105與NOR門1106的另一輸入端相連。NAND門1103提供電壓Ub作為輸出信號，NOR門1106提供電壓Ua作為輸出信號。
延遲級1101和1104將信號分別延遲時長At。
電壓變化過程％、Ua和Ub示出在圖12的時序圖中。
在圖12的理想化的時序圖中示出了 輸入信號Ui的上升沿引起電壓Ub在時長At 中由“I”變換到“O”。相應地，輸入信號Ui的下降沿引起電壓Ua在時長At中由“O”變換到 “I”。
圖13示出了用于邊沿選擇性地產生可預先給定的寬度的脈沖的電路框圖。
圖13包括框1303，其基本上對應于根據圖11的電路框圖。與圖11不同的是，在框1303中代替輸入信號Ui施加了(被預處理的)像素時鐘1301。此外，相應的延遲級可以借助控制信號(控制參數)1302來調節(jié)。在框1303的輸出端上有信號1304 (代替圖11的電壓Ub)以及信號1305 (代替圖11的電壓Ua)可供使用。
在框1303之后連接有用于產生脈沖的單元1306 (脈沖發(fā)生器)，其包括兩個反相器1307和1309以及NAND門1308和NOR門1310。信號1304 —邊直接與NAND門1308相連，一邊通過反相器1307與NAND門1308相連。信號1305 —邊直接與NOR門1310相連， 一邊通過反相器1309與NOR門1310相連。
NAND門1308的輸出端通過反相器1311與觸發(fā)器1314的SET輸入端(設置輸入端)相連。NOR門1310的輸出端與觸發(fā)器1314的RESET輸入端(復位輸入端)相連。觸發(fā)器1314尤其是實施為RS觸發(fā)器。
在NAND門1308的輸出端上截取的信號稱作信號1312，而在NOR門1310的輸出端上截取的信號稱作信號1313。在觸發(fā)器1314的Q輸出端上截取激勵信號1315。
圖14示出了與圖13關聯(lián)的、尤其是與圖像點η、η+1等以及基本時鐘有關的時序圖。
對于圖像點n，基本時鐘與像素時鐘1301同步，因為例如圖像點η是如下圖像點 在該圖像點的情況下，投影射束具有最大的速度并且因此在所有圖像點中為該圖像點η提供最小的時間段。
信號1304描述了第一延遲級的輸出信號。在像素時鐘1301從邏輯“O”到邏輯 “I”(上升沿)的每個過渡中，對于信號1304在如下的條件下產生邏輯“O”脈沖信號1305 在該時刻是邏輯“O”。這對于圖像點η+4情況并非如此(在像素時鐘1301的上升沿的情況下，信號1305是邏輯“1”)，就此而言在信號1304中在此不存在下降沿。
信號1305在像素時鐘1301的每個下降沿具有向邏輯“I”的過渡。
信號1304和1305的脈沖寬度與控制信號1302 (參見圖13)有關。
信號1304的上升沿(從邏輯“O”到邏輯“I”的過渡)和信號1305的下降沿(從邏輯“I”到邏輯“O”的過渡)分別產生根據信號1312以及根據信號1313的短脈沖。這些脈沖用于將觸發(fā)器1314進行置位(借助信號1312)以及復位(借助信號1313)。
在觸發(fā)器1314的Q輸出端上的信號1315用于激勵米樣保持級。
該方案具有如下優(yōu)點采樣保持級的激勵信號1315與基本時鐘異步，并且由此可以達到投影系統(tǒng)的高的位置分辨率。由此，采樣保持級的激勵信號1315的脈沖寬度可以改變并且考慮到如下情況在圖像中部的圖像點(“圖像點η”)與在投影的圖像的邊沿處的圖像點相比具有更短的時長，尤其是圖像點η的時長朝著邊沿方向增加。
在此，用于圖像點η的邏輯“I”脈沖的脈沖寬度比用于圖像點η+1的邏輯“O”脈沖的脈沖寬度小。這意味著邏輯“I”脈沖的脈沖寬度以及邏輯“O”脈沖的脈沖寬度從投影的圖像的圖像中部至圖像邊沿持續(xù)增加。
如果該激勵信號1315的脈沖寬度需要基本時鐘的周期持續(xù)時間的整數多倍(譬如在圖14中針對圖像點η+4)，則像素時鐘1301減半(從圖像點η+5起，像素時鐘1301相對于圖像點η+4減半)，其中像素時鐘1301的邊沿是根據圖13的電路的時間參考，并且由此信號1304和1305從圖像點η+5起相應地由改變后的像素時鐘1301來生成。
激勵信號1315的邊沿確定了根據圖10的采樣保持級的控制信號1401。借助控制信號1401的每個脈沖將圖10中的開關1004閉合脈沖的時長。由此數字/模擬轉換器的輸出值在該時長中被采樣保持級存儲，并且轉發(fā)給輸出級1006。輸出級1006的信號在圖 14中作為信號1402示出。
脈沖的寬度通過數字接口的控制信號1302 (參見圖13)來確定。這能夠實現將每個圖像點所需的時間范圍與在投影面上的圖像點的相應位置進行精確的時間關聯(lián)。
由于每個圖像點的時長從圖像中部朝著邊沿區(qū)域連續(xù)地增加，所以可能的是代替 (例如具有4比特寬度的)數字接口設置有受控的計數器，其自主地預先給定圖像點的分別所需的延遲。這具有如下優(yōu)點可以降低數據總線的寬度。
對比度的改善
在圖15中示出了具有用于激光器的激勵信號的時間過程的圖，其中激勵持續(xù)時間的改變可以根據對激光器所需的調制電流的上升時間或下降時間以及圖像點內容來進行。
在圖5中示出了在沒有這里所提出的用于補償的方案的情況下的激光器的激勵。 在沒有補償的情況下，不可能將相鄰的圖像點明確地分離。
而根據圖15的補償允許明確地分離相鄰區(qū)域每個圖像點需要時長Tp。通過激光器的有限的開關時間得到上升沿或者下降沿，它們分別需要確定的時長t。。該時長t。尤其是與圖像點信息有關，例如后繼的或者在前的圖像點的幅度或亮度。
在此所提出的補償能夠實現基本上在圖像點的時長期滿時將圖像點已針對后繼的圖像點的信息(幅度或者亮度)進行調節(jié)。
這尤其是在后繼的圖像點的幅度小于當前圖像點的幅度的情況下適用。
因此實現了 在相鄰的或者空間上接下來的圖像點的時間范圍Tp開始之前，結束了圖像點的幅度衰減到相鄰的或者空間上接下來的圖像點的幅度的值。
可以通過如下與強度I相關的表達式來描述該特性
對比度定義
Jii=卜二J-max * itnin
對比度比值
Kv I = I*mzn
圖16示出了一個表，其針對帶有補償和不帶補償的情況對比地示出了如對比度、 對比度比值、最大強度和最小強度這些量。
為了從最大強度的0%達到100%，需要圖16中所示的時間t,f。在實踐中，優(yōu)選對 trf假設如下時長最大強度需要該時長來從其值的10%達到90%。此外，對此簡化地可以假設線性上升(也針對0%到100%的范圍)。
圖17A示出了與邊沿的上升時間或者下降時間有關的、帶有補償(曲線1701)和不帶補償(曲線1702)的對比度的比較。
圖17B示出了與邊沿的上升時間或者下降時間有關的、帶有補償(曲線1703)和不帶補償(曲線1704)的對比度比值的比較。
圖17C示出了與邊沿的上升時間和下降時間有關的、通過補償非線性的邊沿引起的能量損耗和亮度損失1705。
例如，在圖17A、17B和17C所示的曲線基于如下參數
Tp = 18ns= 0,01
參數AMfset/Amax由于外來光的影響和投影射束的空間伸展而產生。
通過圖17A和圖17B的曲線的比較，經由在此所描述的補償，形成在相同邊沿斜率情況下對比度或者對比度比值的明顯的改善。這樣，例如在考慮2ns的邊沿斜率的情況下， 與帶有補償的98%的對比度或者90:1的對比度比值相比，得到了例如在沒有補償的85%的對比度或者15:1的對比度比值。
例如如果要達到90:1的對比度比值，則借助所描述的補償方法由此得到在5%的亮度損失的情況下的2ns的上升時間或者下降時間，或者未借助補償方法在0%的能量損耗的情況下小于200ps。
由此可看到的是，在不使用在此所提出的補償方法的情況下不能得到90:1的對比度比值。由補償方法引起的亮度損耗可以通過激光器的調制電流的匹配來補償。
圖18示出了借助用于改善對比度的單元1813來激勵激光器1808的電路框圖。
帶有η比特寬度的數字信號1810被數字/模擬轉換器1802 (DAC)轉換成模擬信號并且施加到開關1801以及開關1804上。開關1801包括被信號1814觸發(fā)的采樣保持級， 并且開關1804包括被信號1815觸發(fā)的采樣保持級。
開關1801的輸出端與開關1812相連。開關1804的輸出端同樣連接到開關1812， 其中開關1812借助開關信號1816將其輸出端與開關1801的輸出端相連或者與開關1804 的輸出端相連。
開關1801的輸出端以及開關1804的輸出端分別與用于改善對比度的單元1813 的輸入端相連，單元1813的輸出端為開關1812提供開關信號1816。
時間控制裝置1805被數字激勵信號1811參數化，其中時間控制裝置1805的每個輸出端各提供信號1814、信號1815和信號1817用于激勵用于改善對比度的單元1813。
開關1812的輸出端與輸出級1806相連，該輸出級包括驅動器1807、激光器1808 以及用于激光器的電源1809。
在圖18中的開關1801和1804各包括或者描述了采樣保持級，作為模擬的存儲環(huán)節(jié)，其將數字/模擬轉換器1802的輸出電壓存儲預先給定的時長(其尤其是大于對顯示各個圖像點所需的時長)。
在圖18中設置有開關1801和1804形式的兩個這種采樣保持級。相應地，可以存在多個開關或者存儲級。
用于改善對比度的單元1813將當前的圖像點的幅度值與后繼的圖像點的幅度值進行比較。根據存儲在開關1801和1804中的幅度值之間的幅度差來確定開關1812的切換時刻。
開關1812在施加到開關1801和1804上的信號之間切換，并且將接通的信號轉發(fā)給輸出級1806。
開關1801和1804被時間控制裝置1805 (其尤其是實施為數字處理級)通過信號 1814和1815來激勵。時間控制裝置1805尤其是借助成像系統(tǒng)的數字接口來參數化。
在此，參數化尤其是包括預先給定確定的系統(tǒng)特征，例如確定的邊沿斜率。
用于改善對比度的單元1813借助信號1816根據存儲在開關1801和1804中的電壓值將開關1812進行切換，并且從時間控制裝置1805獲得控制信號1817。
圖19示出了與圖18關聯(lián)的、基于根據圖4的棋盤圖案的投影的時序圖。
緊接在對于后繼的圖像點η-2所需的時長Tp開始之前，閉合開關1804。這通過用于激勵開關1804的信號1815的脈沖1901來表示。
由此，存在與圖像點η-2的幅度相關的信息并且可以借助開關1812轉發(fā)給輸出級 1806。
最遲在時刻
T1 = Tp-tc
圖像點n-Ι的圖像信息借助開關1801的采樣保持級來緩存。
由此，為用于改善對比度的單元1813在時刻T1提供與當前的圖像點n_2的幅度以及后繼的圖像點n-Ι的幅度相關的信息。由此，用于改善對比度的單元1813在已知的邊沿斜率的情況下可以確定開關1812的切換時刻。
由此有效地補償了在各個圖像點之間的模糊的效應，并且由此強烈地改善了不同亮度的圖像點之間的對比度。
時長t。的估計可以在如下假設的情況下一級近似地進行在輸入信號Ui的跳躍式改變時，電流的上升關于時間是線性的。由此近似地適用
權利要求
1.一種用于投影至少一個光束的方法， -其中至少部分地將至少一個圖像點的保持持續(xù)時間相對于至少一個另外的圖像點延長; -其中根據相應的圖像點的投影的位置至少部分地將所述至少一個圖像點的保持持續(xù)時間延長； -其中保持持續(xù)時間能夠借助延遲級來調節(jié)；并且 -其中所述圖像點布置在一條線上。
2.根據權利要求I所述的方法，其中用至少一個數字/模擬轉換器激勵至少一個光束 -其中數字/模擬轉換器用基本時鐘來驅動， -其中至少部分地將所述至少一個圖像點的保持持續(xù)時間延長，其方式是借助基本時鐘確定像素時鐘，其中基于像素時鐘將所述至少一個圖像點的保持持續(xù)時間延長。
3.根據權利要求2所述的方法，其中像素時鐘對應于基本時鐘的整數多倍。
4.根據權利要求I所述的方法，其中延遲級借助激勵信號來激勵。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述激勵信號是數字激勵信號。
6.根據權利要求4所述的方法，其中延遲級包括采樣保持級和時間控制裝置，其中時間控制裝置借助激勵信號來控制采樣保持級。
7.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其中圖像點的第一信息根據第二信息來改變。
8.根據權利要求7所述的方法，其中圖像點的第一信息在圖像點的投影的時長期間改變。
9.根據權利要求7所述的方法，其中第一信息包括用于顯示圖像點的幅度和/或亮度。
10.根據權利要求7所述的方法，其中第二信息包括至少一個后繼的圖像點的幅度和/或亮度。
11.根據權利要求7所述的方法，其中圖像點的第一信息改變?yōu)槭沟迷谶_到至少一個后繼的圖像點時得到第二信息。
12.根據權利要求11所述的方法，其中達到至少一個后繼的圖像點包括如下標準之 -在達到至少一個后繼的圖像點之時、不久之前或者不久之后； -在達到對圖像點預先給定的空間伸展之時、不久之前或者不久之后。
13.根據權利要求7所述的方法，其中設置有用于至少一個圖像點的存儲器，用于將圖像點的第一信息與第二信息比較。
14.根據權利要求13所述的方法，其中存儲器包括兩個交替激勵的采樣保持級。
15.根據權利要求7所述的方法，其中設置有至少兩個數字/模擬轉換器，所述兩個數字/模擬轉換器交替地激勵光束，用于將圖像點的第一信息與第二信息比較。
16.根據權利要求7所述的方法，其中圖像點的第一信息根據第二信息來改變，其方式是在圖像點的末端處從圖像點的持續(xù)時間中減去對下降沿所需的下降時間。
17.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其中至少一個光束參數化為使得補償成像誤差。
18.根據權利要求17所述的方法，其中用于至少一個光束的每一個的保持持續(xù)時間調節(jié)為使得至少一個光束的每一個都投影到對應于分別關聯(lián)的圖像點的區(qū)域中。
19.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其中所述至少一個光束借助偏轉的投影裝置局部地偏轉。
20.根據權利要求19所述的方法，其中偏轉的投影裝置包括微鏡.
21.根據權利要求20所述的方法，其中所述微鏡是二維諧振微鏡。
22.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其中所述至少一個光束由至少一個光源組成。
23.根據權利要求22所述的方法，其中所述至少一個光源包括至少一個激光器。
24.根據權利要求23所述的方法，其中所述至少一個激光器是至少一個激光二極管。
25.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其中光束由一個紅色激光、一個藍色激光和一個綠色激光組成，或者由一個紅色激光、一個藍色激光和兩個綠色激光組成。
26.根據權利要求I至6中任一項所述的方法，其中所述至少一個光束借助飛點方法來投影。
27.一種用于投影至少一個光束的裝置，所述裝置被布置為執(zhí)行根據上述權利要求之一所述的方法，并且包括延遲級，借助該延遲級能夠至少部分地將至少一個圖像點的保持持續(xù)時間相對于至少一個另外的圖像點延長。
28.根據權利要求27所述的裝置，包括用于改善對比度的單元，其中圖像點的第一信息能夠根據第二信息來改變。
29.根據權利要求27或28所述的裝置，其中所述至少一個光束能夠被參數化為使得補償成像誤差。
30.根據權利要求27或28所述的裝置，其中偏轉的投影裝置設計為局部地偏轉所述至少一個光束。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用于投影至少一個光束的方法和裝置，其中至少部分地將至少一個圖像點的保持持續(xù)時間相對于至少一個另外的圖像點至少部分地延長。
文檔編號G02B26/10GK102984528SQ20121037631
公開日2013年3月20日 申請日期2008年1月8日 優(yōu)先權日2008年1月8日
發(fā)明者延斯·里克特, 簡·奧利弗·德魯姆 申請人:歐司朗股份有限公司