DE102014107860A1 - Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsfläche - Google Patents

Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsfläche Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Projizieren eines zeilenweise aus Bildpunkten (30–30'') zusammensetzbaren Bildes auf einer Projektionsfläche (2) mit mindestens einer einen Lichtstrahl (3–3'') aussendenden Lichtquelle (4–4'') und einer in zwei Richtungen wirkenden Ablenkeinrichtung (8), die einen rotierbaren Polygonspiegel (9) mit mehreren, gleichmäßig am Umfang des Polygons verteilt angeordneten Spiegelfacetten (10, 11) umfasst, wobei die Lichtquelle (4–4'') und die Ablenkeinrichtung (8) derart angeordnet sind, dass zur Projektion eines Bildpunktes (30–30') der modulierte und kollimierte Lichtstrahl (3–3'') zunächst auf eine erste Spiegelfacette (10) des rotierenden Polygonspiegels (9) auftrifft und der reflektierte Lichtstrahl (3–3'') dann einer zweiten Spiegelfacette (11) des Polygonspiegels (9) zugeführt und von dieser reflektiert wird, und dass erst der an der zweiten Spiegelfacette (11) reflektierte Lichtstrahl (3–3'') auf die Projektionsfläche (2) projiziert wird. Um zu erreichen, dass auch zwei oder mehr Zeilen gleichzeitig mit der Vorrichtung (1) gescannt werden können, schlägt die Erfindung vor, dass es sich bei den zwischen den beiden Spiegelfacetten (10, 11) des Polygonspiegels (9) befindlichen Lichtstrahlen (3–3'') um kollimierte Lichtstrahlen handelt, und dass zwischen den beiden Spiegelfacetten (10, 11) ein astronomisches Fernrohrsystem (18) angeordnet ist, welches vorzugsweise einen Verzeichnistyp aufweist, der derart gewählt ist, dass sich der für die gesamte Vorrichtung (1) ergebende Bildfehler minimal ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Projizieren eines zeilenweise aus Bildpunkten zusammensetzbaren Bildes auf einer Projektionsfläche mit mindestens einer einen Lichtstrahl aussendenden Lichtquelle und einer in zwei Richtungen wirkenden Ablenkeinrichtung nach den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.
  • Eine derartige Vorrichtung, bei der es sich um den Projektionskopf eines Laserprojektors handelt, ist beispielsweise aus der DE 10 2007 019 017 A1 bekannt. Dabei dient als Lichtquelle die Austrittsfläche einer Lichtleitfaser, der eine Auskopplungseinheit nachgeschaltet ist. Die Ablenkeinrichtung umfasst einen rotierbaren Polygonspiegel mit mehreren, gleichmäßig am Umfang des Polygons verteilt angeordneten Spiegelfacetten. Zur Projektion der Bildpunkte muss der entsprechende modulierte Lichtstrahl mindestens zweimal nacheinander am rotierenden Polygonspiegel reflektiert werden. Dadurch wird der Lichtstrahl mit dem sich drehenden Polygonspiegel quasi mitbewegt und schneidet die Spiegelfacetten immer nahezu an der gleichen Stelle (d. h. er wird quasi eingefroren), was sowohl zu einer Verbesserung der Helligkeitshomogenität im Bild als auch zu einer Minimierung der Randverfärbung bei einer Videoprojektion mittels Lasers führt. Während die zeilenförmige Ablenkung des Lichtstrahles also durch den rotierenden Polygonspiegel bewirkt wird, erfolgt eine vertikale Ablenkung des Lichtstrahles mit Hilfe eines vor der zweiten Spiegelfacette angeordneten Galvanometerspiegels.
  • Zur Führung des Lichtstrahles zwischen den beiden Spiegelfacetten, an denen der Lichtstrahl bei Rotation des Polygonspiegels reflektiert wird, sind im Falle der DE 10 2007 019 017 A1 mehrere Umlenkspiegel und mindestens ein Linsensystem vorgesehen.
  • Als nachteilig hat es sich bei dem aus der DE 10 2007 019 017 A1 bekannten Projektionskopf erwiesen, dass es nicht möglich ist, mehrere Zeilen gleichzeitig zu scannen. Dieses ist aber zur Realisierung einer höheren Bildauflösung häufig erforderlich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei welcher die Lichtstrahlen mindestens zweimal nacheinander an Spiegelfacetten des rotierenden Polygonspiegel reflektiert werden, und mit der mindestens zwei Zeilen gleichzeitig gescannt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
  • Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, zwischen den beiden Spiegelfacetten kollimierte Lichtstrahlen zu verwenden, d. h. mittels entsprechender Linsensysteme der Auskopplungseinheit dafür zu sorgen, dass auf die beiden Spiegelfacetten, auf die der entsprechende Lichtstrahl nacheinander auftrifft, kollimierte oder nahezu kollimierte Lichtstrahlen auftreffen.
  • Durch eine derartige Maßnahme wird nicht nur erreicht, dass mehrere Zeilen gleichzeitig gescannt werden können, sondern es wird auch die Verwendung von Polygonspiegeln mit größerem radialem Hub (geringe Facettenzahl, größere Durchmesser) möglich. Dadurch können größere Scanwinkel realisiert und größere Strahldurchmesser am Polygonspiegel verwendet werden. Letzteres ermöglicht einen kleineren Strahldurchmesser am Projektionsschirm, wodurch höhere Auflösungen erreichbar werden.
  • Vorteilhafterweise sollte zwischen den beiden Spiegelfacetten ein Strahlenaufweitungssystem (Fernrohr) angeordnet sein. Dadurch wird der Strahldurchmesser der Lichtstrahlen aufgeweitet und im selben Verhältnis die Neigungswinkel der einfallenden Lichtstrahlen, d. h. der Winkelabstand zwischen den einzelnen Lichtstrahlen, reduziert. Gleiches gilt auch für die durch die erste Spiegelfacette bewirkte horizontale Ablenkung.
  • Als Strahlenaufweitungssystem dient vorzugsweise ein astronomisches (Kepler-)Fernrohrsystem.
  • Bei einem Bild, das (wie bei einem Laserscanner) zeilenweise projiziert wird, macht sich eine horizontale Variation des Zeilenabstandes durch eine deutliche Helligkeitsschwankung bemerkbar. Dieser störende Effekt kann beim Mehrzeilenscan noch wesentlich verstärkt auftreten.
  • Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass man diesen Effekt durch zwei Maßnahmen reduzieren kann: Zum einen durch die Position des Galvanometerspiegels und zum anderen durch die Wahl des Verzeichnistyps des zwischen den beiden Spiegelfacetten, an denen die kollimierten Lichtstrahlen nacheinander reflektiert werden, angeordneten Fernrohrsystems.
  • So sollte der Galvanometerspiegel bei einem Mehrlinienscan vor und nicht nach der zweiten Spiegelfacette des Polygonspiegels angeordnet werden. Dieses macht sich umso stärker positiv bemerkbar, je mehr Zeilen gleichzeitig gescannt werden.
  • Der Verzeichnistyp des Fernrohres sollte hingegen folgende Bedingung erfüllen, damit die Zeilenabstände der einzelnen Lichtpunkte im projizierten Bild nur eine minimale vertikale (d. h. eine senkrecht zur projizierten Zeile aufweisende) Deformation aufweisen: δ' = arcsin[ksin(δ)], wobei δ und δ' die Strahlwinkel der Lichtstrahlen in Bezug auf die optische Achse am Eingang und Ausgang des Fernrohrsystems sowie k den Vergrößerungsfaktor des Fernrohrsystems bedeuten.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann gleichzeitig eine Projektion von n Zeilen auf der Projektionsfläche vorgesehen werden (Mehrlinienscanner). Hierzu sind n Lichtstrahlen aussendende Lichtquellen vorgesehen, deren Lichtstrahlen jeweils derart zueinander geneigt auf der ersten Spiegelfacette auftreffen, dass sich dort ein erster Kreuzungspunkt ergibt, der die Eintrittspupille des Fernrohrsystems bildet. Zwischen dem Ausgang des Fernrohrsystems und dem Galvanometerspiegel bilden die n Lichtstrahlen dann einen zweiten Kreuzungspunkt, der die Austrittspupille des Fernrohrsystems bildet.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf den optischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem umfangsseitig mehrere Spiegelfacetten aufweisenden, rotierbaren Polygonspiegel und drei Lichtquellen;
  • 2 die sich bei Verwendung der Vorrichtung gem. 1 ergebenden drei Lichtpunkte auf einem Projektionsschirm;
  • 35 drei unterschiedliche Anordnungen jeweils mehrerer Lichtquellen;
  • 6 die vergrößerte Ansicht einer ersten Spiegelfacette des Polygonspiegels mit einem außenseitig davor angeordneten plattenförmigen Glasfenster nach dem Stand der Technik;
  • 7 eine 6 entsprechende Anordnung mit einem aus zwei zueinander geneigt angeordneten Segmenten bestehenden Glasfenster;
  • 8 eine 7 entsprechende Ansicht, wobei das eine der beiden Segmente des Glasfensters als achromatischer Keil ausgebildet ist;
  • 9 eine vergrößerte Ansicht des in 8 dargestellten achromatischen Keiles;
  • 10 eine schematische Darstellung eines zeilenweisen Bildaufbaus ohne Wahl eines bestimmten Verzeichnungstyps eines zwischen den Spiegelfacetten des Polygonspiegels angeordneten Fernrohrsystems und
  • 11 eine 10 entsprechende Ansicht, wobei das Fernrohrsystem einen geeigneten Verzeichnungstyp aufweist.
  • In 1 ist mit 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Projizieren eines zeilenweise aus Bildpunkten zusammensetzbaren Bildes auf eine nur schematisch angedeutete Projektionsfläche 2 bezeichnet.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst drei entsprechende Lichtstrahlen 33'' aussendende Lichtquellen 44'', bei denen es sich um die Austrittsflächen von Lichtleitfasern 55'' handelt (über diese Lichtleitfasern 55'' wird jeweils das von einem nicht dargestellten Laser erzeugte Licht zu der Vorrichtung 1 übertragen). Die drei Lichtstrahlen 33'' sollen unabhängig voneinander das Licht für das Schreiben von gleichzeitig drei Zeilen im Bild der Projektionsfläche 2 ermöglichen (vgl. auch 2, in der die von den Lichtstrahlen 33'' auf der Projektionsfläche 2 erzeugten drei Bildpunkte mit 3030'' bezeichnet sind).
  • An die Lichtleitfasern 55'' schließt sich eine Auskoppelgruppe 6 an, mit deren Hilfe die von den Lichtleitfasern 55'' kommenden Lichtstrahlen 33'' jeweils kollimiert werden.
  • Die von der Auskoppelgruppe 6 kommenden Lichtstrahlen 33'' gelangen über einen ersten Winkelspiegel 7 zu einer Ablenkeinrichtung 8. Diese umfasst einen rotierbaren Polygonspiegel 9 mit mehreren, gleichmäßig am Umfang des Polygons verteilt angeordneten Spiegelfacetten 10, 11 (aus Übersichtlichkeitsgründen sind nur zwei Spiegelfacetten dargestellt).
  • Um den Polygonspiegel 9 herum sind zwei Linsengruppen 12, 13 (aus Übersichtlichkeitsgründen ist jeweils nur eine Linse dargestellt) und vier Umlenkspiegel 1417 angeordnet. Dabei bilden die beiden Linsengruppen 12, 13 und die beiden zwischen den Linsengruppen 12, 13 angeordneten Umlenkspiegel 14, 15 ein astronomisches Fernrohrsystem 18, wobei die Umlenkspiegel 14, 15 einen kompakten Aufbau der Ablenkeinrichtung 8 sicherstellen sollen.
  • Die beiden Linsengruppen 12, 13 und die Umlenkspiegel 1417 sind derart in Bezug auf den Polygonspiegel 9 angeordnet, dass bei im Uhrzeigersinn rotierendem Polygonspiegel 9 die von der Auskoppelgruppe 6 über den Winkelspiegel 7 kommenden Lichtstrahlen 33'' zunächst auf eine erste Spiegelfacette 10 des Polygonspiegels 9 auftreffen, dort horizontal abgelenkt werden und anschließend über das astronomische Fernrohrsystem 18, dem Umlenkspiegel 16 und dem als Galvanometerspiegel ausgebildeten Umlenkspiegel 17 einer zweiten Spiegelfacette 11 des Polygonspiegels 9 zugeführt werden. Die von der zweiten Spiegelfacette 11 reflektierten Lichtstrahlen 33'' gelangen dann auf die Projektionsfläche 2 und bilden dort die in 2 angedeuteten Bildpunkte 3030'' in drei benachbarten Zeilen ab, wobei durch die Rotation des Polygonspiegels die Bildpunkte 3030'' sich horizontal durch das Bild bewegen (in 2 durch die drei Pfeile 100, 101 und 102 angedeutet).
  • Die Auskoppelgruppe 6 ist ferner derart aufgebaut, dass die drei Lichtstrahlen 33'' sich auf der ersten Spiegelfacette 10 kreuzen und dort einen ersten Kreuzungsbereich 19 bilden. Dieser erste Kreuzungsbereich 19 bildet die Eintrittspupille des Fernrohrsystems 18 und sollte einen Durchmesser besitzen, der derart gewählt ist, dass die Lichtstrahlen 33'' an den Kanten der ersten Spiegelfacette 10 nicht beschnitten und somit Randverfärbungen des Bildes auf der Projektionsfläche 2 hierdurch sicher vermieden werden.
  • Die Lichtstrahlen 33'' sind vor und nach dem Fernrohrsystem 18 jeweils kollimiert und der relativ geringe Strahldurchmesser (ca. 1 mm) der Lichtstrahlen 33'' auf der ersten Spiegelfacette 10 wird durch das Fernrohrsystem 18 aufgeweitet. Gleichzeitig reduzieren sich im selben Verhältnis die Neigungswinkel der einfallenden Strahlen, d. h. der Winkelabstand zwischen den drei Lichtstrahlen 33'' wird reduziert und die durch die erste Spiegelfacette 10 bewirkte horizontale Ablenkung ebenfalls.
  • Ein zweiter Kreuzungsbereich 20 der Lichtstrahlen 33'' bildet die Austrittspupille des Fernrohrsystems 18. Von hier gelangen die Lichtstrahlen 33'' zum Galvanometerspiegel 17, der die vertikale Ablenkung der Lichtstrahlen 33'' realisiert und diese auf die zweite Spiegelfacette 11 richtet.
  • Die Zahl der in horizontaler Richtung wirksamen Umlenkspiegel 1417 zwischen beiden Spiegelfacetten 10, 11 beträgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier. Eine geradzahlige Anzahl von derartigen Umlenkspiegeln 1417 sowie eine Anordnung der zweiten Spiegelfacette 11 nach dem zweiten Kreuzungsbereich 20 weist den Vorteil auf, dass die Lichtstrahlen 33'' mit der zweiten Spiegelfacette 11 mitbewegt werden und dass der horizontale Scanwinkel sich vergrößert.
  • Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass der Zeilenabstand im projizierten Bild (Bildpunkte 3030'') invariant ist, wenn das Fernrohrsystem 18 derart aufgebaut ist, dass die Bedingung: δ' = arcsin[ksin(δ)], (1) erfüllt ist, wobei δ und δ' die Strahlwinkel der Lichtstrahlen 33'' in Bezug auf die optische Achse am Eingang und Ausgang des Fernrohrsystems sowie k den Vergrößerungsfaktor des Fernrohrsystems 18 bedeuten.
  • Der vorstehend genannte Zusammenhang zwischen den Strahlwinkeln δ und δ' ergibt sich auch aus den nachfolgenden mathematischen Überlegungen:
    Es wird nach einem Fernrohrsystem 18 gesucht, das die Zeilenabstände der Bildpunkte 3030'' auf der Projektionsfläche 2 beim horizontalen Scan von links nach rechts (oder umgekehrt) unverändert lässt. Es gelten folgende Beziehungen zwischen den Komponenten des Richtungsvektors des Lichtstrahls (x, y, z, Betrag = 1) an der Eintrittspupille des Fernrohrs und den entsprechenden Winkeln in Kugelkoordinaten, wobei die x-Achse in Richtung der optischen Achse zeigt und y- und z-Komponente horizontal bzw. vertikal im projizierten Bild liegen:
    Figure DE102014107860A1_0002
  • Die transversalen Komponenten des Lichtstrahl-Richtungsvektors r = (y2 + z2)1/2 (3) (die x-Achse zeigt in Richtung der optischen Achse) werden durch das Fernrohrsystem 18 wie folgt abgebildet: r' = f(r) sowie f(0) = 0 (4)
  • Die transversalen Komponenten des Richtungsvektors schwanken innerhalb der Lichtpunktgruppe um den Wert Δy und Δz. Wenn der Schwerpunkt der Lichtpunktgruppe nur in horizontaler Richtung abgelenkt wird (Papierebene von 1, z = 0) gelten wegen Gln. (2) und (3) folgende infinitesimale Beziehungen:
    Figure DE102014107860A1_0003
  • Wegen Gln. 4 gilt analog: Δr' = df / drΔr (6)
  • Da der azimutale Winkel am Fernrohr bei der Abbildung unverändert bleibt, gilt: z / y = z' / y' sowie z+Δz / y+Δy = z'+Δz' / y'+Δy' (7)
  • Wobei die ungestrichenen Komponenten in der Eintrittspupille des Fernrohrs und die gestrichenen in der Austrittspupille liegen. Wegen z = 0 sowie den Gleichungen (4)–(7) ergibt sich folgende Relation:
    Figure DE102014107860A1_0004
  • Wir fordern, dass die rechte Seite von Gl. (8) unabhängig von r ist und folgende Relation erfüllt: Δβ' / Δβ = k (9)
  • Genau dann ist unsere Forderung nach konstanten Zeilenabständen erfüllt. Wobei der Parameter k den Abbildungsmaßstab des Fernrohrs definiert. Durch Koeffizientenvergleich bzgl. Δr folgt aus den Gleichungen (8) und (9): r' = kr (10) und wegen r = sinδ und r' = sinδ' (12) ergibt sich schließlich die gesuchte Beziehung für die Verzeichnung des Fernrohrs, Gl. (1). Ein Fernrohrsystem 18, welches diese Bedingung erfüllt, kann auch als „Sinus-Fernrohr” bezeichnet werden.
  • Wenn man nach einem Fernrohrtyp sucht, welches die Spaltenabstände konstant lässt, kann man analog vorgehen, dann ist an Stelle von Gl. (9) zu fordern: Δα' / Δα = k (13)
  • Aus den Gleichungen (4)–(6) ergibt sich:
    Figure DE102014107860A1_0005
  • Dies ist eine gewöhnliche Differentialgleichung für f, diese lässt sich durch Trennung der Variablen lösen. Wegen den Gl. (12) ergibt sich anstelle von Gl. (1) folgende Lösung: δ' = kδ (15)
  • Dies ist ein sogenanntes „Winkelobjektiv”.
  • Ein weiterer bekannter Fernrohrtyp ist F-Theta. Dieses besitzt den folgenden Verzeichnungstyp: δ' = arctan[kδ] (16)
  • Mit Hilfe der 10 und 11 wird noch einmal die Wirkung der entsprechenden Wahl des Verzeichnungstyps des Fernrohrsystems auf das gesamte optische System veranschaulicht. So zeigt 10 einen zeilenweisen Bildaufbau mit variablem Zeilenabstand, wobei gleichzeitig drei Zeilen gescannt werden (die ungeraden Scans sind gepunktet dargestellt). Deutlich sind am rechten und linken Bildrand die Bildfehler erkennbar.
  • Hingegen zeigt 11 den Bildaufbau mit invariantem Zeilenabstand, bei dem das Fernrohrsystem 18 den in Gl. (1) wiedergegebenen Verzeichnistyp aufweist.
  • Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel mit drei von entsprechenden Lichtquellen erzeugten Lichtstrahlen beschränkt. So geben beispielsweise die 35 drei weitere, unterschiedliche Anordnungen von Lichtquellen weder. Dabei sind in diesen Figuren die Lichtaustrittsflächen mehrerer zueinander geneigt angeordneter Lichtleitfasern dargestellt, wobei jeweils mit 21 die optische Achse bezeichnet ist.
  • Da das Fernrohrsystem 18 zwischen den beiden Spiegelfacetten 10 und 11 maßgeblich die optische Weglänge der Lichtstrahlen 33'' bestimmt und für die Baulänge des Fernrohrsystems 18 die eingangsseitige Brennweite f1 des Fernrohrsystems entscheidend ist, sollte der Abstand des Fernrohrsystems zur ersten Spiegelfacette 10 möglichst gering gewählt werden. Man wird daher das Gehäuse 22 des Fernrohrsystems 18 (68) möglichst weit in Richtung auf die ersten Spiegelfacette 10 verschieben und hierzu den Einfallswinkel α0 der außenseitig an dem Gehäuse 22 vorbei geführten Lichtstrahlen 33'' möglichst groß wählen.
  • Allerdings ist zu beachten, dass der Einfallswinkel α0 der auf die erste Spiegelfacette 10 auftreffenden Lichtstrahlen 33'' nicht beliebig groß gewählt werden darf, sondern zwischen 30° und 35° liegen sollte, da bei größeren Winkeln unerwünschte Bildfehler (Strahlbeschnitt an der ersten Spiegelfacette etc.) auftreten können.
  • Sofern die erste Spiegelfacette 10 durch ein Fenster aus einem durchsichtigen Material (in der Regel aus Glas) geschützt wird, ist außerdem zu beachten, dass bei schrägem Lichteinfall ein Parallelversatz der Lichtstrahlen 33'' erfolgt. Dieser Parallelversatz bedingt aber einen größeren axialen Abstand zwischen der Spiegelfacette und dem Gehäuse 22 des Fernrohrsystems 18 im Vergleich zu dem Fall ohne Versatz. Dieses ist in 6 dargestellt.
  • Dabei ist mit 10 wiederum die erste Spiegelfacette bezeichnet, vor der ein Glasfenster 23 angeordnet ist. Vor dem Glasfenster 23 befindet sich das Fernrohrsystem 18, von dem lediglich das Gehäuse 22 dargestellt ist.
  • Die an dem Gehäuse 22 entlang geführten einfallenden Lichtstrahlen 33'' weisen den Einfallswinkel α0 auf. Die gestrichelte Linie 24 deutet den Verlauf der einfallenden Lichtstrahlen 33'' ohne Parallelversatz in dem Glasfenster an. Mit α1 ist der maximale Scanwinkel der an der ersten Spiegelfacette 10 reflektierten Lichtstrahlen 33'' bezeichnet.
  • Erfindungsgemäß kann nun der durch das Glasfenster 23 verursachte Parallelversatz dadurch kompensiert werden, dass ein aus zwei zueinander geneigt angeordneten Segmenten 25, 26 bestehendes Glasfenster 23' verwendet wird (7). Dabei ist das segmentierte Glasfenster 23' so aufgebaut, dass die einfallenden Lichtstrahlen 33'' senkrecht auf ein erstes Segment 25 (in 7 des rechte Segment) und die gescannten Lichtstrahlen 33'' im Mittel senkrecht auf das zweite Segment 26 des Glasfensters 23' auftreffen. Beide Segmente 25, 26 bilden einen Winkel α0 zueinander. Die Fuge 27 zwischen den beiden Segmenten 25, 26 darf die Strahlen nicht berühren.
  • Eine weitere Verkürzung des Gehäuses 22 des Fernrohrsystems 18 zur ersten Spiegelfacette 10 gelingt durch Verwendung eines Glasfensters 23'', bei dem das Segment 25 (7) durch einen achromatischen Keil 28 (8), d. h. einen Keil der vernachlässigbare Farbfehler besitzt, ersetzt wird.
  • Der achromatische Keil 28 besteht aus zwei verschiedenen Glassorten 29, 29' mit unterschiedlichen Keilwinkeln (9). Der Keil 28 und des linke Segment des Glasfensters 26' bilden einen Winkel. Wenn dieser geeignet gewählt wird, kommt es zu einem lateralen Strahlenversatz, der vom Gehäuse 22 des Fernrohrsystems 18 weggerichtet ist. Darüber hinaus vergrößert sich der Winkel der auf den Keil 28 auftreffenden Lichtstrahlen 33'' im Vergleich zum Fall ohne Keil 28 (8). Der Winkel α0 hingegen bleibt unverändert. Dadurch gelingt eine noch stärkere Verkürzung des Abstandes des Gehäuses 22 des Fernrohrsystems 18 zur ersten Spiegelfacette 10 und die Gesamtlänge des Fernrohrsystems 18 verringert sich entsprechend.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Projektionsfläche
    3–3''
    Lichtstrahlen
    4–4''
    Lichtquellen
    5–5''
    Lichtleitfasern
    6
    Auskoppelgruppe, Linsensystem
    7
    (erster) Winkelspiegel
    8
    Ablenkeinrichtung
    9
    Polygonspiegel
    10
    (erste) Spiegelfacette
    11
    (zweite) Spiegelfacette
    12
    (erste) Linsengruppe
    13
    (zweite) Linsengruppe
    14–16
    Umlenkspiegel
    17
    Umlenkspiegel, Galvanometerspiegel
    18
    Fernrohrsystem
    19
    (erster) Kreuzungsbereich
    20
    (zweiter) Kreuzungsbereich
    21
    optische Achse
    22
    Gehäuse
    23–23''
    Fenster, Glasfenster
    24
    gestrichelte Linie
    25, 26, 26'
    Segmente
    27
    Fuge
    28
    Segment, achromatischer Keil
    29, 29'
    Glassorten
    30–30''
    Bildpunkte
    100, 101, 102
    Pfeile
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007019017 A1 [0002, 0003, 0004]

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Projizieren eines zeilenweise aus Bildpunkten (3030'') zusammensetzbaren Bildes auf einer Projektionsfläche (2) mit mindestens einer einen Lichtstrahl (33') aussendenden Lichtquelle (44'') und einer in zwei Richtungen wirkenden Ablenkeinrichtung (8), die einen rotierbaren Polygonspiegel (9) mit mehreren, gleichmäßig am Umfang des Polygons verteilt angeordneten Spiegelfacetten (10, 11) umfasst, wobei die Lichtquelle (44'') und die Ablenkeinrichtung (8) derart angeordnet sind, dass zur Projektion eines Bildpunktes (3030'') der modulierte Lichtstrahl (33'') zunächst auf eine erste Spiegelfacette (10) des rotierenden Polygonspiegels (9) auftrifft und der reflektierte Lichtstrahl (33'') dann einer zweiten Spiegelfacette (11) des Polygonspiegels (9) zugeführt und von dieser reflektiert wird, und dass erst der an der zweiten Spiegelfacette (11) reflektierte Lichtstrahl auf die Projektionsfläche (2) projiziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquelle (44'') ein Linsensystem (6) nachgeschaltet ist, welches derart auf den Lichtstrahl (33') wirkt, dass zwischen den beiden Spiegelfacetten (10, 11) des Polygonspiegels (9), an denen der Lichtstrahl (33'') nacheinander reflektiert wird, ein kollimierter Lichtstrahl vorliegt, und dass zwischen den beiden Spiegelfacetten (10, 11) ein astronomisches Fernrohrsystem (18) mit dem Vergrößerungsfaktor k angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fernrohrsystem (18) derart aufgebaut ist, dass für den Strahlwinkel δ des Lichtstrahles (33'') am Eingang des Fernrohrsystems (18) und für den Strahlwinkel δ' des Lichtstrahles (33'') am Ausgang des Fernrohrsystems (18) die Beziehung erfüllt ist: δ' = arcsin[ksin(δ)].
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Fernrohrsystem (18) und der zweiten Spiegelfacette (11) des Polygonspiegels (9) ein Galvanometerspiegel (17) zur vertikalen Ablenkung der Lichtstrahlen (33'') angeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum gleichzeitigen Projizieren von n Zeilen auf der Projektionsfläche (2) n Lichtstrahlen (33'') aussendende Lichtquellen (44'') vorgesehen sind, die derart geneigt zueinander angeordnet sind, dass deren Lichtstrahlen (33'') gleichzeitig auf der ersten Spiegelfacette (10) auftreffen und dort einen ersten Kreuzungsbereich (19) bilden, und dass die Lichtstrahlen (33'') zwischen dem Ausgang des Fernrohrsystems (18) und dem Galvanometerspiegel (17) einen zweiten Kreuzungsbereich (20) aufweisen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spiegelfacette (10) des Polygonspiegels (9) durch ein Fenster (23') aus einem durchsichtigen Material geschützt ist, dass das Fenster (23') aus zwei zueinander geneigt angeordneten Segmenten (25, 26) zusammengesetzt ist, derart, dass die einfallenden Lichtstrahlen (33'') senkrecht auf das erste Segment (25) und die von der ersten Spiegelfacette (10) gescannten Lichtstrahlen (33'') im Mittel senkrecht auf das zweite Segment (26) des Glasfensters (23') auftreffen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spiegelfacette (10) des Polygonspiegels (9) durch ein Fenster (23'') aus einem durchsichtigen Material geschützt ist, dass das Fenster (23'') aus zwei zueinander geneigt angeordneten Segmenten (28, 26') zusammengesetzt ist, wobei das erste Segment (28) aus einem achromatischen Keil besteht und die beiden Segmente (28, 26') derart angeordnet sind, dass die einfallenden Lichtstrahlen (33'') auf das erste Segment (28) und die von der ersten Spiegelfacette (10) gescannten Lichtstrahlen (33'') im Mittel senkrecht auf das zweite Segment (26') des Glasfensters (23') auftreffen.
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