专利名称：用于投影至少一个光束的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于投影至少一个光束的方法和装置。
背景技术：
在基于所谓的“飞点(Flying-Spot)”功能原理的投影器中，借助二维谐振微镜来偏转光束(典型由三原色红、绿和蓝构成)，并且投影到图像平面上。
图I示出了用于说明“飞点”投影的功能原理的示意图。在此，激光源101 (红色 R)、102 (蓝色B)和103 (绿色G)的不同颜色的光束分别对准半透明的镜(镜的透射和反射根据波长来进行)104、105、106，并且随后作为总射束110 (也称作投影射束)对准二维谐振微镜107，其将总射束110 二维地偏转并且投影到图像平面108上。在此，在图像平面108 中通过连续协调地偏转总射束110来构建图像(参见图像平面108中的射束分布109)。
图像信息通过相应光源101至103的、与微镜107的偏转同步的强度调制来生成并且显示。
由于微镜107的非线性的偏转和在图像平面108中所得到的非线性的射束分布 109，时间复用方法被用于显示各个位置离散的图像信息(“图像点”或者“像素”):因此在限定的时间段中将确定的信息投影到图像平面上。
所投影的信息尤其是表示由光源101至103产生的光束的亮度和色彩的叠加，其中光束的亮度可以借助相关的光源的幅度来调节。
优选地，光源分别是激光器，尤其是激光二极管。因此，通过激光器的电流对应于由激光器发射的光的亮度。
图2示出了与相应的图像点的位置有关的、以秒为单位的每个图像点的扫描时间范围的视图，更确切地说不仅针对列(参见曲线201)而且针对行(参见曲线202)。
例如，所投影的图像为640个图像点宽并且480个图像点高。通过图I中示出的并且所描述的将总射束Iio偏转109产生例如在按行构建的图像的情况下，总射束110在行的中部明显比边沿区域中更快。
示例性地，在根据图2的例子中的微镜在640X480个图像点的分辨率的情况下具有27kHz的水平频率和I. 2kHz的垂直频率。
由此，借助时间复用方法，由图像点在关于时间的XY坐标系中的空间相关性得到了时间范围、时间上受限制的长度以及针对每个图像点的持续时间。
图3示出了图2中的在图像平面的中部的区域(图像中部)中沿着(水平)行的时间范围的一部分。发明内容
根据上面提及的参数变得明显的是用于调制光束的强度或者幅度来将图像信息无局部错误地显示在投影面上的电子装置的所需的时间分辨率在小于微微秒的范围中。理论上，借助相应地时间上高分辨的并且高成本的电路可以降低关联误差。然而，这种开销要求昂贵的器件，并且实际上(例如取决于所选择的分辨率)并非始终是可行的。
然而，如果降低时间分辨率，则图像质量降低并且由于错误的空间相关而在图像点平面上出现失真。
另一问题在于由于微镜的非线性的偏转引起的在时间范围和位置区域之间的转换。
在通过时间复用方法来选择图像点的时间段中，电子装置的上升时间和下降时间影响了在图像点之间的对比度。该影响通过信号边沿的上升或者下降的持续时间而增强 边沿与对图像点可用的时间空间相比越长，则在图像点之间的对比度就越差。
根据针对图2和图3的上述实施形式，在恒定的边沿斜率的情况下，当对于图像点在总体上有最少的时间可用(即在图像中部)时，则对比度于是最差。
图4示例性地示出了待投影的图像在具有尽可能大的对比度(即在每两个图像点之间从白色至黑色的过渡或者相反)的图像平面中的一部分。
图5相应简化地示出了用于激光器的激励电压501和由此得到的通过激光器的电流 502。
通过激光器的电流变化过程502典型地与所发射的光量成比例并且由此对应于观察者所感觉到的亮度。
在图5中示出了图像点n-2、n_l和n，它们示例性地具有时长Tp并且具有根据图 4的亮一暗一亮的图案。激励电压501将激光器接通、关断并且又接通。
基于最终的边沿斜率，在接通激光器时形成接通延迟503和505，并且在关断激光器时形成关断延迟504和506。
这些延迟显著地劣化了在图像点之间的对比度。尤其是在延迟504和506期间部分将暗的图像点照亮，由此投影单元的最大可达到的对比度在显示图像中的边沿的情况下 (高的位置频率或者空间频率)明显降低。
图6示出了用于激励激光器603的电路框图。
具有η比特宽度的数字信号605由数字/模拟转换器601 (DAC)转换成模拟信号并且借助用于激励激光器603的驱动器来放大。激光器603用其正极连接到电源604(VDD) 上并且通过数字/模拟转换器601借助驱动器602来激励。
图像源例如个人计算机或者个人数字助理(PDA)提供具有η比特宽度的数字信号 605,其由数字/模拟转换器601相应地转换成模拟信号(电流信号或者电压信号)用于激励激光器603。
所需的高时间分辨率通过高的转换率(采样率)来实现。这对数字/模拟转换器 601的转换率提出了极高的要求。
示例性地，如果对上面所描述的具有640X480个图像点的分辨率、27kHz的水平频率和I. 18kHz的垂直频率的系统加以观察，则数字/模拟转换器601必须提供小于280ps 的时间分辨率，由此位置分辨率误差在1%以下。
这意味着对数字/模拟转换器601的转换率以及数字接口的3GHz的带宽要求。
这种电子装置假如完全可以实现则必然是极其复杂、带有损耗的，并且是昂贵的。 此外应注意的是图6中所示的电路和由此产生的开销分别针对每个激光器都是必需的， 并且由此使与之相联系的成本倍增。
本发明的任务在于，避免上面所述的缺点，并且尤其是在“飞点”方式的情况下提供一种简单、高效以及容忍误差的并且成本低廉的投影可能性。
该任务根据独立权利要求的特征来解决。本发明的改进方案也由从属权利要求得到。
为了解决该任务提出了一种用于投影至少一个光束的方法，其中至少部分地将至少一个图像点的保持持续时间相对于至少一个另外的图像点进行延长。
尤其是在飞点方法的情况下，投影射束协调地在图像平面上运动。如上面所阐述的那样，投影射束的速度根据要显示的图像点的位置而变化。就此而言，在投影面的行的中部的图像点比在投影面的边沿处的图像点具有更短的时长(即投影射束在此具有相应较高的速度)。
该效应有效地通过如下方式来补偿尤其是对所有如下的点引入保持持续时间 这些点与其中投影射束具有最大速度的图像点相比具有更大的时长。
在此所提出的方案可以用于包括多个光束的投影射束，或者也可以分别用于每个单个的光束。
术语“保持持续时间”尤其是包括图像点的值(例如至少一个光束的至少一个激光器的的调制电流)或者信息。
基本时钟，借助其来驱动电路的数字部件。
一个扩展方案在于根据相应的图像点的投影的位置，至少部分地延长至少一个图像点的保持持续时间。
有利的是，保持持续时间可以借助至少一个采样保持级来延长。
尤其是，保持持续时间与基本时钟异步地调节。由此不必要的是基本时钟是每个可能的保持持续时间的整数多倍。由此可以有利地降低数字部件的最大所需的工作频率或者基本时钟。
一个改进方案是至少一个数字/模拟转换器用于激励至少一个光束，
-其中数字/模拟转换器用基本时钟来驱动，
-其中通过如下方式至少部分延长至少一个图像点的保持持续时间根据基本时钟确定像素时钟，其中基于像素时钟延长至少一个图像点的保持持续时间。
特别地，一个改进方案是像素时钟对应于基本时钟的整数多倍。
有利地，保持持续时间可以与基本时钟以及像素时钟异步。
另一改进方案是保持持续时间可以借助延迟级来调节。尤其是，延迟级可以借助 (数字)激励信号来激励。
在此，根据延迟的所需的量化优选可使用预给定的宽度(例如4比特或者5比特) 的数字信号。
一个扩展方案是延迟级包括采样保持级和时间控制装置，其中时间控制装置借助激励信号来控制采样保持级。
因此，可以使用数字激励信号来生成脉冲，其长度与激励信号相关并且因此预先给定采样保持级的保持持续时间。
也可能的是激励信号以模拟方式预先给定并且借助该模拟的激励信号来激励采样保持级。
优选地，数字或者模拟激励信号对应于与相应投影有关的、为了达到或者低于预先给定的最低要求(分辨率误差)所需的保持持续时间。
另一扩展方案是图像点的第一信息根据第二信息来改变。尤其是，图像点的第一信息可以在投影该图像点的时长期间改变。
由此，有限的边沿斜率的问题和由此得到的对比度降低可以被有效地补偿。这样， 图像点的第一信息可以已在第一图像点的时长期满之前与图像点的第二信息匹配。对此， 有利地将两个图像点缓存并且将它们的信息相互比较或者如所描述的那样地适配。
可替选地，也可以仅仅将先前的值进行缓存。
—个改进方案是第一信息包括用于显示图像的幅度和/或亮度。相应地，第二信息可以包括至少一个后继的图像点的幅度和/或亮度。
尤其是，图像点的売度可以与激光器的调制电流的大小有关。
另一改进方案是图像点的第一信息改变为使得基本上在达到至少一个后继的图像点之时得到第二信息。
尤其是，达到至少一个后继的图像点可以包括如下标准之一
-在达到至少一个后继的图像点之时、不久之前或者不久之后；
-基本上在达到对图像点预先给定的空间伸展之时、不久之前或者不久之后。
一个改进方案是为至少一个图像点设置有存储器，用于将图像点的第一信息与第二信息比较。
尤其是，存储器可以包括两个交替激励的采样保持级。
一个扩展方案是，设置至少两个数字/模拟转换器，它们交替地激励光束，用于将图像点的第一信息与第二信息比较。
在此，数字/模拟转换器承担存储器的功能，其方式是交替地比较数字/模拟转换器的输出信号。
可替选地，也可以设置具有两倍的采样率的数字/模拟转换器。存储于是可以借助采样保持级来进行。
另一扩展方案在于图像点的第一信息根据第二信息来改变，其方式是基本上在图像点的末端从图像点的持续时间中减去对下降的边沿所需的下降时间。
此外，一个改进方案是至少一个光束被参数化为使得补偿成像误差。
例如，这样可以补偿光源或者激光器或光学部件的静态安装误差。由于这种不精确性，例如在图像平面(投影平面)上形成了在多个光源(例如三个颜色不同的激光器)的光束之间的可能的偏移。由此，光源在预先给定的时刻对投影面的不同的点进行照明。这种误差随着减小的照明时长、并且因此随着更高的分辨率而持续地增加。
在此所提出的方案能够实现对所得到的子像素区域中(即在小于图像点的区域中)的这种安装误差的补偿，而不需复杂且高成本的安装技术。
就此而言，一个改进方案是对于至少一个光束的每一个的保持持续时间被调节为使得至少一个光束的每一个被投影到与分别关联的图像点对应的区域中。
另一改进方案是所述至少一个光束借助偏转的投影装置来局部地偏转。优选地， 偏转的投影装置是微镜，尤其是二维谐振微镜。
另一改进方案是，所述至少一个光束由至少一个光源组成。
尤其是，一个改进方案是所述至少一个光源包括至少一个激光器，尤其是至少一个激光二极管。
一个改进方案是光束由一个红色激光、一个蓝色激光和一个绿色激光组成。
此外，一个改进方案是光束由一个红色激光、一个蓝色激光和两个绿色激光组成。
相应地，光束可以由多倍的上述组合组成。
在附加的改进方案的范围中，所述至少一个光束借助飞点方法来投影。
此外，为了解决上面所描述的任务，提出了一种用于投影至少一个光束的装置，其包括处理器单元和/或固定连接的电路装置和/或可自由编程的逻辑电路，该逻辑电路设计为使得可执行如在此所描述的方法。
上述的处理器单元可以是或者包括任何类型的处理器或者计算器或者计算机，其带有相应所需的周边电路(存储器、输入/输出接口、输入输出装置等)。固定连接的电路单元或者可自由编程的逻辑电路可以是FPGA、CPLD, ASIC或者其他集成电路。
为了解决上述任务，还提出了一种用于投影至少一个光束的装置，其包括延迟级， 借助该延迟级能够至少部分地将至少一个图像点的保持持续时间相对于至少一个另外的图像点延迟。
针对不同的方法的改进方案、扩展方案和其他实施形式相应地同样适用于该装置。
一个改进方案是根据相应的图像点的投影的位置，借助延迟级可以至少部分地延长针对所述至少一个图像点的保持持续时间。
下一个改进方案是设置有数字/模拟转换器用于激励所述至少一个光束，
-其中数字模拟转换器可以借助基本时钟来驱动，
-其中可以至少部分延长用于所述至少一个图像点的保持持续时间，其方式是: 可以借助基本时钟来确定像素时钟，其中基于像素时钟可以延长用于所述至少一个图像点的保持持续时间。
一个扩展方案是，像素时钟对应于基本时钟的整数多倍。
一个可替选的实施形式在于借助激励信号、尤其是数字激励信号可以激励延迟级。
下一个扩展方案是延迟级包括采样保持级和时间控制装置，其中时间控制装置借助激励信号来控制采用保持级。
另一个扩展方案是该装置具有用于改善对比度的单元，其中图像点的第一信息可以根据第二信息来改变。
一个改进方案是图像点的第一信息可以在图像点的投影的时长期间改变。
一个附加的扩展方案是第一信息包括用于显示图像点的幅度和/或亮度。相应地，第二信息可以包括至少一个后继的图像点的幅度和/或亮度。
另一扩展方案是图像点的第一信息可以改变为使得基本上在达到所述至少一个后继的图像点之时得到第二信息。
另一种可能性是，达到所述至少一个后继的图像点包括如下标准之一
-在达到至少一个后继的图像点之时、不久之前或者不久之后；
-基本上在达到对图像点预先给定的空间伸展之时、不久之前或者不久之后。
另一扩展方案是设置有用于至少一个图像点的存储器，用于将图像点的第一信息与第二信息比较。
另一改进方案是存储器包括两个被交替激励的采样保持级。
一个改进方案是设置有至少两个数字/模拟转换器，它们交替地激励光束，用以将图像点的第一信息与第二信息比较。
—个改进方案在于图像点的第一信息可以根据第二信息来改变，其方式是基本上在图像点的末端从图像点的持续时间中减去对下降的边沿所需的下降时间。
另一扩展方案是所述至少一个光束可以参数化为使得补偿成像误差。
一个扩展方案是借助延迟级来调节至少一个光束的每一个的保持持续时间，使得至少一个光束的每一个都被投影到对应于分别关联的图像点的区域中。
此外，一个扩展方案是设置有偏转的投影装置，其局部地将所述至少一个光束偏转。尤其是，偏转的投影装置可以包括微镜、尤其是二维谐振微镜。
在一个附加的改进方案的范围中，所述至少一个光束可以由至少一个光源组成。 优选地，所述至少一个光源可以包括至少一个激光器，尤其是至少一个激光二极管。
一个改进方案是光束由一个红色激光、一个蓝色激光和一个绿色激光组成。
另一扩展方案是光束由一个红色激光、一个蓝色激光和两个绿色激光组成。
另一个改进方案是该装置借助飞点方法投影所述至少一个光束。
以下参照附图示出并且阐述了本发明的实施例。
其中
图I示出了用于说明“飞点”投影的功能原理的示意图。
图2示出了与相应的图像点的位置有关的、以秒为单位的每个图像点的扫描时间范围的视图。
图3示出了图2中的在图像平面的中部的区域(图像中部)中沿着(水平)行的时间范围的一部分。
图4示例性地示出了待投影的图像在具有尽可能大的对比度(即在每两个图像点之间从白色至黑色的过渡或者相反)的图像平面中的一部分。
图5相应简化地示出了用于激光器的激励电压501和由此得到的通过激光器的电流 502。
图6示出了用于激励激光器603的电路框图。
图7示出了一种用于借助延迟级激励激光器的电路框图。
图8示出了在图像中部周围的区域中对每个图像点的量化的时间范围的视图9示出了时间范围与确定的图像点的相关性；
图10示出了用于借助(可编程的)延迟级来激励激光器的电路框图，其中该延迟级包括时间控制装置以及带有采样保持级的开关；
图11示出了电路的方框图，借助该电路可以产生边沿可选择性具有预先给定的宽度的脉冲。
图12不出了与图11关联的时序图；图13示出了用于边沿可选择性地产生预先给定宽度的脉冲的电路框图；图14示出了尤其是与图像点η、η+1等等以及与基本时钟相关的、与图13关联的
时序图15示出了具有激光器的激励信号的时间变化曲线的图；其中激励持续时间可以根据图像点内容以及对激光器所需的调制电流的上升时间或者下降时间进行改变。
图16示出了一个表，其中针对带有补偿和不带补偿的情况对比示出了如对比度、 对比度比值、最大强度和最小强度这些量；
图17Α示出了与边沿的上升时间或者下降时间有关的、带有补偿的对比度与不带补偿的对比度的比较；
图17Β示出了与边沿的上升时间或者下降时间有关的、带有补偿的对比度比值与不带补偿的对比度比值的比较；
图17C示出了与边沿的上升时间或者下降时间有关的、通过补偿非理想的边沿导致的能量损失和由此的亮度损失。
图18示出了借助用于改善对比度的单元来激励激光器的电路框图19示出了与图18关联的、基于根据图4的棋盘图案的投影的时序图20示出了与图18关联的、基于不同的亮图像点的投影的时序图，其中图像点 n-Ι相对于图像点η-2仅具有略微降低的亮度；
图21示出了借助用于改善对比度的单元来激励激光器的电路框图的一个可替选的扩展方案，其中代替根据图18的两个采样保持级使用了两个数字/模拟转换器。
图22示出了与图21关联的时序图。
具体实施方式
在此所描述的方案尤其是能够实现在数字/模拟转换器和输出级或者驱动电路之间的信号路径中借助可编程的或者以模拟方式调整的延迟级来有效地减小空间上的相关误差。
这尤其是通过如下方式来实现数字/模拟转换器的输出信号保持预先给定的时长，使得停留时间与所投影的图像内的图像点的相应的几何结构或者位置有关地对应于图像点的正确显示。
此外，在此所提出的方案允许以如下方式解决有限的边沿斜率的问题每个图像点的信息(例如幅度或者亮度)根据至少一个后继的图像点的信息(例如幅度或者亮度)来改变，尤其是其方式为在图像点的末端从该图像点的标称时间中减去下降的边沿所需的下降时间。
由此有效地防止了由于有限的边沿斜率而失去在投影面上的图像点的明确的空间相关。
另一有利的方案在于解决方案的组合。用于降低空间相关误差的解决方案以及通过补偿有限的边沿单元来优化对比度影响每个图像点的时间。
此外，提出的是通过控制每个图像点的时间来补偿垂直的子像素区域中的安装误差。
对空间相关性的改善
图7示出了借助延迟级706来激励激光器703的电路框图。
具有η比特宽度的数字信号705由数字/模拟转换器701 (DAC)转换成模拟信号， 借助可调节的延迟级706在时间上被延迟并且借助用于激励激光器703的驱动器来放大。 该激光器703用其正极连接到电源704 (VDD)上。
由此得到在用于驱动数字/模拟转换器701的基本时钟和像素时钟之间的有意的异步性，其中在该像素时钟中显示相应的图像点。
例如，如果假设是具有640X480个像素点的分辨率的系统(其中用于将投影射束偏转的微镜具有27kHz的水平频率和I. 18kHz的垂直频率)，则数字/模拟转换器701具有小于280ps的时间分辨率，由此局部分辨误差(或者关联误差)在1%以下。
分辨误差对应于在投影平面上的像素的有误差的空间伸展。
由此得到的是在根据图8的图像中部中每个图像点的时间量化。
在图9中示出了时间范围与确定的图像点的关联。
对于投影行的中部的图像点(例如带有坐标(宽度、高度)320，240的图像点)，对于该图像点η所需的时间范围对应于基本时钟。这由如下事实来得到对于图像点η需要所有投影的图像点中所出现的最短的时间范围，因为投影射束以最大的速度扫过图像点η。
由此，图像点η的时间范围Tp确定了基本时钟的持续时间，借助该持续时间来驱动数字/模拟转换器。
例如，在垂直I. 18kHz和水平27kHz的镜频率以及640X480的分辨率的情况下得到56MHz的基本时钟，因为所描述的对图像点η的时间范围为18ns。
为了在每个单个的图像点的时间和位置关联时达到预先给定的精度，根据图9，图像点η+1的时间范围比图像点η的时间范围大额外的时间范围Atp0
根据本例子，额外的时间范围Atp设置为280ps，以便能够实现在1%以下的关联误差。
此外，图像点n+2的时间范围比图像点η+1的时间范围大额外的时间范围2Δ ρ。 由此，对于从图像中部至边沿的图像点，所需的额外的时间范围逐点变得更大。从确定的图像点m起,额外的时间范围为
m· Atp = Tp
这意味着像素时钟从图像点m起会减半，因为适用
m · Δ tp+Tp = 2 · Δ Tp
有利地，整个系统的时间基础(参考时钟)选择为使得其是时间最短的图像点的时间范围(像素时钟)的整数约数。
例如，具有112MHz的基本时钟的4比特接口可以用于激励延迟级。
图6中所不的对于二维微镜的模型同样也可以应用于镜系统的其他方案。
图10示出了用于借助(可编程的)延迟级1001来激励激光器1008的电路框图，该延迟级包括时间控制装置1005以及开关1004。
带有η比特宽度的数字信号1010由数字/模拟转换器1002 (DAC)转换成模拟信号并且施加到开关1004上。时间控制装置1005的数字激励信号1011控制开关1004，使得数字/模拟转换器1002的模拟信号映射到图像点的相应的时间范围上。
开关1004的输出端与输出级相连，该输出级包括驱动器1007、激光器1008以及用于激光器的电源1009。
开关1004包括所谓的采样保持级。即使输入值不再施加到采样保持级，该采样保持级保持模拟输入值或者将其存储预先给定的时间段。
时间控制装置1005通过激励信号1011来参数化、根据控制信号1011的值来激励开关1004，并且因此实现采样保持级的对应于激励信号1011的延迟。
以下描述了时间控制装置1005及其可能的实现和扩展方案。
首先，图11示出了电路的电路框图，借助该电路可以产生边沿可选择性地具有预先给定的宽度的脉冲。图12示出了与图11关联的时序图。
图11示出了输入信号Ui，其施加在NAND门1103的输入端上以及在NOR门1106 的输入端上。此外，输入信号Ui通过延迟级1101和后继的反相器1102与NAND门1103的另一输入端相连。输入信号Ui也通过延迟级1104和后继的反相器1105与NOR门1106的另一输入端相连。NAND门1103提供电压Ub作为输出信号，NOR门1106提供电压Ua作为输出信号。
延迟级1101和1104将信号分别延迟时长At。
电压变化过程％、Ua和Ub示出在图12的时序图中。
在图12的理想化的时序图中示出了 输入信号Ui的上升沿引起电压Ub在时长At 中由“I”变换到“O”。相应地，输入信号Ui的下降沿引起电压Ua在时长At中由“O”变换到 “I”。
图13示出了用于边沿选择性地产生可预先给定的宽度的脉冲的电路框图。
图13包括框1303，其基本上对应于根据图11的电路框图。与图11不同的是，在框1303中代替输入信号Ui施加了(被预处理的)像素时钟1301。此外，相应的延迟级可以借助控制信号(控制参数)1302来调节。在框1303的输出端上有信号1304 (代替图11的电压Ub)以及信号1305 (代替图11的电压Ua)可供使用。
在框1303之后连接有用于产生脉冲的单元1306 (脉冲发生器)，其包括两个反相器1307和1309以及NAND门1308和NOR门1310。信号1304 —边直接与NAND门1308相连，一边通过反相器1307与NAND门1308相连。信号1305 —边直接与NOR门1310相连， 一边通过反相器1309与NOR门1310相连。
NAND门1308的输出端通过反相器1311与触发器1314的SET输入端(设置输入端)相连。NOR门1310的输出端与触发器1314的RESET输入端(复位输入端)相连。触发器1314尤其是实施为RS触发器。
在NAND门1308的输出端上截取的信号称作信号1312，而在NOR门1310的输出端上截取的信号称作信号1313。在触发器1314的Q输出端上截取激励信号1315。
图14示出了与图13关联的、尤其是与图像点η、η+1等以及基本时钟有关的时序图。
对于图像点n，基本时钟与像素时钟1301同步，因为例如图像点η是如下图像点 在该图像点的情况下，投影射束具有最大的速度并且因此在所有图像点中为该图像点η提供最小的时间段。
信号1304描述了第一延迟级的输出信号。在像素时钟1301从逻辑“O”到逻辑 “I”(上升沿)的每个过渡中，对于信号1304在如下的条件下产生逻辑“O”脉冲信号1305 在该时刻是逻辑“O”。这对于图像点η+4情况并非如此(在像素时钟1301的上升沿的情况下，信号1305是逻辑“1”)，就此而言在信号1304中在此不存在下降沿。
信号1305在像素时钟1301的每个下降沿具有向逻辑“I”的过渡。
信号1304和1305的脉冲宽度与控制信号1302 (参见图13)有关。
信号1304的上升沿(从逻辑“O”到逻辑“I”的过渡)和信号1305的下降沿(从逻辑“I”到逻辑“O”的过渡)分别产生根据信号1312以及根据信号1313的短脉冲。这些脉冲用于将触发器1314进行置位(借助信号1312)以及复位(借助信号1313)。
在触发器1314的Q输出端上的信号1315用于激励米样保持级。
该方案具有如下优点采样保持级的激励信号1315与基本时钟异步，并且由此可以达到投影系统的高的位置分辨率。由此，采样保持级的激励信号1315的脉冲宽度可以改变并且考虑到如下情况在图像中部的图像点(“图像点η”)与在投影的图像的边沿处的图像点相比具有更短的时长，尤其是图像点η的时长朝着边沿方向增加。
在此，用于图像点η的逻辑“I”脉冲的脉冲宽度比用于图像点η+1的逻辑“O”脉冲的脉冲宽度小。这意味着逻辑“I”脉冲的脉冲宽度以及逻辑“O”脉冲的脉冲宽度从投影的图像的图像中部至图像边沿持续增加。
如果该激励信号1315的脉冲宽度需要基本时钟的周期持续时间的整数多倍(譬如在图14中针对图像点η+4)，则像素时钟1301减半(从图像点η+5起，像素时钟1301相对于图像点η+4减半)，其中像素时钟1301的边沿是根据图13的电路的时间参考，并且由此信号1304和1305从图像点η+5起相应地由改变后的像素时钟1301来生成。
激励信号1315的边沿确定了根据图10的采样保持级的控制信号1401。借助控制信号1401的每个脉冲将图10中的开关1004闭合脉冲的时长。由此数字/模拟转换器的输出值在该时长中被采样保持级存储，并且转发给输出级1006。输出级1006的信号在图 14中作为信号1402示出。
脉冲的宽度通过数字接口的控制信号1302 (参见图13)来确定。这能够实现将每个图像点所需的时间范围与在投影面上的图像点的相应位置进行精确的时间关联。
由于每个图像点的时长从图像中部朝着边沿区域连续地增加，所以可能的是代替 (例如具有4比特宽度的)数字接口设置有受控的计数器，其自主地预先给定图像点的分别所需的延迟。这具有如下优点可以降低数据总线的宽度。
对比度的改善
在图15中示出了具有用于激光器的激励信号的时间过程的图，其中激励持续时间的改变可以根据对激光器所需的调制电流的上升时间或下降时间以及图像点内容来进行。
在图5中示出了在没有这里所提出的用于补偿的方案的情况下的激光器的激励。 在没有补偿的情况下，不可能将相邻的图像点明确地分离。
而根据图15的补偿允许明确地分离相邻区域每个图像点需要时长Tp。通过激光器的有限的开关时间得到上升沿或者下降沿，它们分别需要确定的时长t。。该时长t。尤其是与图像点信息有关，例如后继的或者在前的图像点的幅度或亮度。
在此所提出的补偿能够实现基本上在图像点的时长期满时将图像点已针对后继的图像点的信息(幅度或者亮度)进行调节。
这尤其是在后继的图像点的幅度小于当前图像点的幅度的情况下适用。
因此实现了 在相邻的或者空间上接下来的图像点的时间范围Tp开始之前，结束了图像点的幅度衰减到相邻的或者空间上接下来的图像点的幅度的值。
可以通过如下与强度I相关的表达式来描述该特性
对比度定义
Jii=卜二J-max * itnin
对比度比值
Kv I = I*mzn
图16示出了一个表，其针对带有补偿和不带补偿的情况对比地示出了如对比度、 对比度比值、最大强度和最小强度这些量。
为了从最大强度的0%达到100%，需要图16中所示的时间t,f。在实践中，优选对 trf假设如下时长最大强度需要该时长来从其值的10%达到90%。此外，对此简化地可以假设线性上升(也针对0%到100%的范围)。
图17A示出了与边沿的上升时间或者下降时间有关的、带有补偿(曲线1701)和不带补偿(曲线1702)的对比度的比较。
图17B示出了与边沿的上升时间或者下降时间有关的、带有补偿(曲线1703)和不带补偿(曲线1704)的对比度比值的比较。
图17C示出了与边沿的上升时间和下降时间有关的、通过补偿非线性的边沿引起的能量损耗和亮度损失1705。
例如，在图17A、17B和17C所示的曲线基于如下参数
Tp = 18ns= 0,01
参数AMfset/Amax由于外来光的影响和投影射束的空间伸展而产生。
通过图17A和图17B的曲线的比较，经由在此所描述的补偿，形成在相同边沿斜率情况下对比度或者对比度比值的明显的改善。这样，例如在考虑2ns的边沿斜率的情况下， 与带有补偿的98%的对比度或者90:1的对比度比值相比，得到了例如在没有补偿的85%的对比度或者15:1的对比度比值。
例如如果要达到90:1的对比度比值，则借助所描述的补偿方法由此得到在5%的亮度损失的情况下的2ns的上升时间或者下降时间，或者未借助补偿方法在0%的能量损耗的情况下小于200ps。
由此可看到的是，在不使用在此所提出的补偿方法的情况下不能得到90:1的对比度比值。由补偿方法引起的亮度损耗可以通过激光器的调制电流的匹配来补偿。
图18示出了借助用于改善对比度的单元1813来激励激光器1808的电路框图。
带有η比特宽度的数字信号1810被数字/模拟转换器1802 (DAC)转换成模拟信号并且施加到开关1801以及开关1804上。开关1801包括被信号1814触发的采样保持级， 并且开关1804包括被信号1815触发的采样保持级。
开关1801的输出端与开关1812相连。开关1804的输出端同样连接到开关1812， 其中开关1812借助开关信号1816将其输出端与开关1801的输出端相连或者与开关1804 的输出端相连。
开关1801的输出端以及开关1804的输出端分别与用于改善对比度的单元1813 的输入端相连，单元1813的输出端为开关1812提供开关信号1816。
时间控制装置1805被数字激励信号1811参数化，其中时间控制装置1805的每个输出端各提供信号1814、信号1815和信号1817用于激励用于改善对比度的单元1813。
开关1812的输出端与输出级1806相连，该输出级包括驱动器1807、激光器1808 以及用于激光器的电源1809。
在图18中的开关1801和1804各包括或者描述了采样保持级，作为模拟的存储环节，其将数字/模拟转换器1802的输出电压存储预先给定的时长(其尤其是大于对显示各个图像点所需的时长)。
在图18中设置有开关1801和1804形式的两个这种采样保持级。相应地，可以存在多个开关或者存储级。
用于改善对比度的单元1813将当前的图像点的幅度值与后继的图像点的幅度值进行比较。根据存储在开关1801和1804中的幅度值之间的幅度差来确定开关1812的切换时刻。
开关1812在施加到开关1801和1804上的信号之间切换，并且将接通的信号转发给输出级1806。
开关1801和1804被时间控制装置1805 (其尤其是实施为数字处理级)通过信号 1814和1815来激励。时间控制装置1805尤其是借助成像系统的数字接口来参数化。
在此，参数化尤其是包括预先给定确定的系统特征，例如确定的边沿斜率。
用于改善对比度的单元1813借助信号1816根据存储在开关1801和1804中的电压值将开关1812进行切换，并且从时间控制装置1805获得控制信号1817。
图19示出了与图18关联的、基于根据图4的棋盘图案的投影的时序图。
紧接在对于后继的图像点η-2所需的时长Tp开始之前，闭合开关1804。这通过用于激励开关1804的信号1815的脉冲1901来表示。
由此，存在与图像点η-2的幅度相关的信息并且可以借助开关1812转发给输出级 1806。
最迟在时刻
T1 = Tp-tc
图像点n-Ι的图像信息借助开关1801的采样保持级来缓存。
由此，为用于改善对比度的单元1813在时刻T1提供与当前的图像点n_2的幅度以及后继的图像点n-Ι的幅度相关的信息。由此，用于改善对比度的单元1813在已知的边沿斜率的情况下可以确定开关1812的切换时刻。
由此有效地补偿了在各个图像点之间的模糊的效应，并且由此强烈地改善了不同亮度的图像点之间的对比度。
时长t。的估计可以在如下假设的情况下一级近似地进行在输入信号Ui的跳跃式改变时，电流的上升关于时间是线性的。由此近似地适用
权利要求
1.一种用于投影至少一个光束的方法， -其中至少部分地将至少一个图像点的保持持续时间相对于至少一个另外的图像点延长; -其中根据相应的图像点的投影的位置至少部分地将所述至少一个图像点的保持持续时间延长； -其中保持持续时间能够借助延迟级来调节；并且 -其中所述图像点布置在一条线上。
2.根据权利要求I所述的方法，其中用至少一个数字/模拟转换器激励至少一个光束 -其中数字/模拟转换器用基本时钟来驱动， -其中至少部分地将所述至少一个图像点的保持持续时间延长，其方式是借助基本时钟确定像素时钟，其中基于像素时钟将所述至少一个图像点的保持持续时间延长。
3.根据权利要求2所述的方法，其中像素时钟对应于基本时钟的整数多倍。
4.根据权利要求I所述的方法，其中延迟级借助激励信号来激励。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述激励信号是数字激励信号。
6.根据权利要求4所述的方法，其中延迟级包括采样保持级和时间控制装置，其中时间控制装置借助激励信号来控制采样保持级。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中图像点的第一信息根据第二信息来改变。
8.根据权利要求7所述的方法，其中图像点的第一信息在图像点的投影的时长期间改变。
9.根据权利要求7所述的方法，其中第一信息包括用于显示图像点的幅度和/或亮度。
10.根据权利要求7所述的方法，其中第二信息包括至少一个后继的图像点的幅度和/或亮度。
11.根据权利要求7所述的方法，其中图像点的第一信息改变为使得在达到至少一个后继的图像点时得到第二信息。
12.根据权利要求11所述的方法，其中达到至少一个后继的图像点包括如下标准之 -在达到至少一个后继的图像点之时、不久之前或者不久之后； -在达到对图像点预先给定的空间伸展之时、不久之前或者不久之后。
13.根据权利要求7所述的方法，其中设置有用于至少一个图像点的存储器，用于将图像点的第一信息与第二信息比较。
14.根据权利要求13所述的方法，其中存储器包括两个交替激励的采样保持级。
15.根据权利要求7所述的方法，其中设置有至少两个数字/模拟转换器，所述两个数字/模拟转换器交替地激励光束，用于将图像点的第一信息与第二信息比较。
16.根据权利要求7所述的方法，其中图像点的第一信息根据第二信息来改变，其方式是在图像点的末端处从图像点的持续时间中减去对下降沿所需的下降时间。
17.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中至少一个光束参数化为使得补偿成像误差。
18.根据权利要求17所述的方法，其中用于至少一个光束的每一个的保持持续时间调节为使得至少一个光束的每一个都投影到对应于分别关联的图像点的区域中。
19.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中所述至少一个光束借助偏转的投影装置局部地偏转。
20.根据权利要求19所述的方法，其中偏转的投影装置包括微镜.
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述微镜是二维谐振微镜。
22.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中所述至少一个光束由至少一个光源组成。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述至少一个光源包括至少一个激光器。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述至少一个激光器是至少一个激光二极管。
25.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中光束由一个红色激光、一个蓝色激光和一个绿色激光组成，或者由一个红色激光、一个蓝色激光和两个绿色激光组成。
26.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其中所述至少一个光束借助飞点方法来投影。
27.一种用于投影至少一个光束的装置，所述装置被布置为执行根据上述权利要求之一所述的方法，并且包括延迟级，借助该延迟级能够至少部分地将至少一个图像点的保持持续时间相对于至少一个另外的图像点延长。
28.根据权利要求27所述的装置，包括用于改善对比度的单元，其中图像点的第一信息能够根据第二信息来改变。
29.根据权利要求27或28所述的装置，其中所述至少一个光束能够被参数化为使得补偿成像误差。
30.根据权利要求27或28所述的装置，其中偏转的投影装置设计为局部地偏转所述至少一个光束。
全文摘要
本发明提出了一种用于投影至少一个光束的方法和装置，其中至少部分地将至少一个图像点的保持持续时间相对于至少一个另外的图像点至少部分地延长。
文档编号G02B26/10GK102984528SQ20121037631
公开日2013年3月20日 申请日期2008年1月8日 优先权日2008年1月8日
发明者延斯·里克特, 简·奥利弗·德鲁姆 申请人:欧司朗股份有限公司