DE112006000756T5

DE112006000756T5 - Kompakter akustooptischer Modulator

Info

Publication number: DE112006000756T5
Application number: DE112006000756T
Authority: DE
Inventors: Carl Wittenberg; Chinh Tan
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Microvision Inc
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2008-02-07
Also published as: JP2008535021A; CN101151572A; WO2006104719A1; CN100561297C

Abstract

Kompakter akustooptischer Modulator, AOM, aufweisend:
a) eine Anordnung umfassend einen Kristall und einen akustischen Wandler zum Modulieren der Intensität eines auf den Kristall auftreffenden Laserstrahls, mit einer akustischen Welle, die mittels des Wandlers erzeugt wird, um einen modulierten Ausgabestrahl zu erzeugen;
b) ein Anpassungsnetzwerk, das mittels der Anordnung getragen wird, zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals zum Wandler; und
c) einen Halter mit einer Achse, der dazu dient, die Anordnung und das Anpassungsnetzwerk für eine gemeinsame Bewegung entlang der Achse und in einer umlaufenden Richtung um die Achse herum zu tragen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen akustooptischen Modulator ("acousto-optical modulator"; AOM), ein Verfahren zum Herstellen des AOM und eine Anordnung für und ein Verfahren zum Einstellen einer Laserstrahlleistung, die/das den AOM verwendet, insbesondere zur Verwendung in einem Farbbildprojektionssystem, das dazu betrieben wird, ein zweidimensionales Bild in Farbe zu projizieren, während ein niedriger Leistungsverbrauch, eine hohe Auflösung, eine kleine kompakte Größe und minimale Vibration aufrechterhalten wird.
Es ist allgemein bekannt, ein zweidimensionales Bild auf einen Bildschirm zu projizieren, und zwar auf Grundlage eines Paars von Scanspiegeln, welche in zueinander orthogonalen Richtungen oszillieren, um einen Laserstrahl über ein Raster zu scannen. Jedoch projizieren die bekannten Bildprojektionssysteme das Bild mit begrenzter Auflösung, typischerweise weniger als einem Viertel einer VGA("video-graphics-array")-Qualität von 640 × 480 Pixel und nicht in Echtfarbe.
Um ein Echtfarbenbild zu erhalten, ist es erforderlich, dass rote, blaue und grüne Laser mit Frequenzen in der Größenordnung von 100 MHz gepulst werden. Derzeit erhältlich rote und blaue Laser können mit solch hohen Frequenzen gepulst werden, aber die aktuell erhältlichen grünen Laser können das nicht. Als ein Ergebnis wird ein akustooptischer Modulator (AOM) verwendet, um die Intensität des grünen Laserstrahls, der vom grünen Laser emittiert wird, hochfrequenzzumodulieren. Typischerweise umfasst der AOM einen Kristall, durch welchen der grüne Strahl läuft, einen akustischen Wandler zum Erzeugen akustischer Wellen im Kristall, um einen modulierten Ausgabestrahl zu erzeugen, und ein Anpassungsnetzwerk zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals zum Wandler.
Jedoch ist die physische Größe der bekannten AOMs relativ groß, was sie unpraktisch für die Verwendung in kleinen handhaltbaren batteriebetriebenen An wendungen macht. Beispielsweise sind das Anpassungsnetzwerk und der Kristall typischerweise in einer voneinander beabstandeten Beziehung zueinander auf einer gemeinsamen Wärmesenke angebracht. Außerdem ist es beschwerlich, die Position der bekannten AOMs relativ zum Laserstrahl einzustellen, da eine optische Bank von erheblicher Größe und mit mehrfachen Bewegungsfreiheiten benötigt wird. Die bekannten Anpassungsnetzwerke verwenden außerdem manuell einstellbare Komponenten, welche zu höheren Montagekosten beitragen.
Dementsprechend ist es eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, einen kompakten akustooptischen Modulator (AOM) bereitzustellen, und zwar insbesondere zur Verwendung in einer Bildprojektionsanordnung, die ein scharfes und klares zweidimensionales Farbbild über einen erweiterten Entfernungsbereich vom System entfernt projiziert.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, die physische Größe solcher AOMs zu minimieren.
Noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Einstellung einer Laserstrahlausgabeleistung, die mittels solcher AOMs erzeugt wird, zu erleichtern.
Noch eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, ein Abstimmen der in solchen AOMs verwendeten Anpassungsnetzwerke zu vermeiden.
Eine zusätzliche Aufgabe ist es, eine kleine, kompakte, leichte und tragbare Farbbildprojektionsanordnung bereitzustellen, die in vielen Instrumenten unterschiedlicher Formfaktoren nützlich ist.
In Übereinstimmung mit diesen Zielen und andern, welche nachstehend ersichtlich werden, besteht ein Merkmal der Erfindung kurz gesagt in einem kompakten akustooptischen Modulator (AOM) und einem Verfahren zum Herstellen desselben, welcher/welches eine Anordnung einschließlich eines Kristalls, vorzugsweise eines akustooptischen Kristalls, und eines akustischen Wandlers, vorzugsweise eines piezoelektrischen Wandlers, zum Modulieren der Intensität eines Laserstrahls aufweist, der auf den Kristall auftrifft, wobei eine akustische Welle mittels des Wandlers erzeugt wird, um einen modulierten Ausgabestrahl zu erzeugen. Der AOM weist auch ein Anpassungsnetzwerk auf, das von der Anordnung getragen wird, und zwar zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals, vorzugsweise eines Funkfrequenzsignals, zum Wandler, sowie einen Halter mit einer Achse, der dazu dient, die Anordnung und das Anpassungsnetzwerk für eine gemeinsame Bewegung entlang der Achse und in einer umlaufenden Richtung um die Achse herum zu tragen.
Somit ist das Anpassungsnetzwerk gemäß einem Merkmal dieser Erfindung nicht in einer voneinander beabstandeten Beziehung entfernt von der Anordnung angebracht, sondern stattdessen auf der Anordnung zur gemeinsamen Bewegung damit angebracht, und zwar nicht nur axial zur Höheneinstellung, sonder auch umlaufend für eine Winkeleinstellung. Darüber hinaus wird ein wärmeleitendes Haftmittel zwischen dem Anpassungsnetzwerk und der Anordnung sowie zwischen der Anordnung und dem Halter verwendet, um überschüssige Wärme zum Halter zu leiten, anstatt eine separate Wärmesenke zu verwenden.
Noch ein weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht darin, ein direktes Punkt-zu-Punkt-Drahtbonden zwischen dem Anpassungsnetzwerk und der Anordnung zu ermöglichen, ohne die Ausrichtung irgendeiner der Komponenten des AOM zu verändern. Somit umfasst das Anpassungsnetzwerk eine gedruckte Leiterplatte mit einem leitend beschichteten Rand, der in einer Ebene im Wesentlichen parallel zur Achse liegt. Die Anordnung besitzt eine Elektrode, welche sich ebenfalls in einer Ebene befindet, die im Wesentlichen parallel zur Achse liegt. Da die Elektrode und der beschichtete Rand in die gleiche Richtung zeigen, wird ein direktes Punkt-zu-Punkt-Drahtbonden durchgeführt. Im Gegensatz dazu erfordert es der Stand der Technik, dass Drähte an Punkten gebondet werden, die in verschiedene Richtungen zwischen der Anordnung und dem Anpassungsnetzwerk zeigen, wodurch es erforderlich wird, dass die Komponenten während des Drahtbondens umpositioniert werden.
Ein Verbindungselement, vorzugsweise ein koaxiales Funkfrequenz (RF) – verbindungselement, wird auf der Leiterplatte in Ausrichtung mit der Achse angebracht. Somit ist gemäß einem weiteren Merkmal dieser Erfindung eine federgespannte Funkfrequenzsonde axial mit dem Funkfrequenzverbindungselement verbunden, um das akustische Antriebssignal auf den Wandler aufzugeben, während ein Laserstrahl auf den Kristall auftrifft. Die Position des AOM wird daraufhin eingestellt bzw. angepasst, während der Laserstrahl auf den Kristall auftrifft und während das akustische Antriebssignal auf den Wandler aufgegeben wird. Mittels Veränderns der Höhe und/oder Winkelposition des AOM relativ zum Laserstrahl wird die Leistung des Ausgabestrahls eingestellt, vorzugsweise auf einen maximalen Wert. Während dieser Einstellung des AOM beeinträchtigt die Funkfrequenzsonde weder die Höhen- noch die Winkeleinstellung, da sich die Funkfrequenzsonde entlang der Achse erstreckt.
Noch ein weiteres Merkmal ist darin verkörpert, alle Impedanzen auf dem Anpassungsnetzwerk nicht einstellbar zu machen. im Stand der Technik wird ein manuelles Einstellen von Induktivitätsspulen verwendet, um Toleranzbereiche auszugleichen. Jedoch wird ein solches Einstellen mittels Verwendens fester Impedanzen vermieden.
Die Verwendung und Einstellung des AOM sind insbesondere in einer Bildprojektionsanordnung zum Projizieren eines zweidimensionalen Farbbilds vorteilhaft. Die Anordnung umfasst einen Träger mit einem Montagedurchlass; eine Vielzahl von roten, blauen und grünen Lasern zum entsprechenden Emittieren roter, blauer und grüner Laserstrahlen; eine optische Anordnung zum kollinearen Anordnen der Laserstrahlen, um einen zusammengesetzten Strahl zu bilden; einer Scaneinheit zum Schwenken bzw. Sweepen des zusammengesetzten Strahls als ein Muster von Scanlinien im Raum bei einem Arbeitsabstand vom Träger, wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln aufweist; und einen Controller, der dafür sorgt, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, und zwar mittels des Laserstrahls, um das Farbbild zu erzeugen. Der Halter des AOM ist im Montagedurchlass zur Bewegung entlang der Achse und darum herum angebracht, um die zuvor genannte Leistungseinstellung des Ausgabestrahls, insbesondere des grünen Strahls, zu erreichen.
In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Scaneinheit ein Paar oszillierbarer Scanspiegel zum Schwenken des zusammengesetzten Strahls entlang zueinander orthogonaler Richtungen bei unterschiedlichen Scanraten und unter unterschiedlichen Scanwinkeln. Zumindest eine der Scanraten überschreitet hörbare Frequenzen, beispielsweise über 18 kHz, um ein Rauschen zu verringern. Zumindest einer der Scanspiegel wird mittels eines Trägheitsantriebs angetrieben, um den Leistungsverbrauch zu minimieren. Die Bildauflösung überschreitet vorzugsweise ein Viertel einer VGA-Qualität, entspricht oder überschreitet aber typischerweise eine/r VGA-Qualität. Der AOM, der Träger, die Laser, die Scaneinheit, der Controller und die optische Anordnung beanspruchen vorzugsweise ein Volumen von weniger als dreißig Kubikzentimetern.
Die Anordnung ist austauschbar in Gehäusen unterschiedlicher Formfaktoren anbringbar, einschließend, aber nicht beschränkt auf ein stiftförmiges, pistolenförmiges oder taschenlampenförmiges Instrument, einen persönlichen digitalen Assistenten (PDA), einen Anhänger, eine Uhr, einen Computer und kurz gesagt jegliche Form aufgrund ihrer kompakten und kleinen Größe. Das projizierte Bild kann für Werbe- oder Beschilderungszwecke verwendet werden, oder für einen Fernseh- oder Computermonitorbildschirm und, kurz gesagt, für jeglichen anderen Zweck, bei dem es erforderlich ist, dass etwas angezeigt wird.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines handhaltbaren Instruments, das ein Bild bei einem Arbeitsabstand davon projiziert;
2 ist eine vergrößerte perspektivische Überkopf-Ansicht einer erfindungsgemäßen Bildprojektionsanordnung zum Einbau in das Instrument aus 1;
3 ist eine Draufsicht auf die Anordnung aus 2;
4 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Trägheitsantriebs zur Verwendung in der Anordnung aus 2;
5 ist eine entsprechende Rückansicht des Trägheitsantriebs aus 4;
6 ist eine perspektivische Ansicht einer praktischen Ausgestaltung der Anordnung aus 2;
7 ist ein schematisches elektrisches Blockdiagramm, das einen Betrieb der Anordnung aus 2 zeigt;
8 ist eine perspektivische Ansicht eines akustooptischen Modulators (AOM) wie in der Anordnung aus 6 verwendet;
9 ist eine Explosionsansicht des AOMs aus 8;
10 ist eine Draufsicht auf den AOM aus 8;
11 ist eine Sicht von unten auf die AOM aus 8;
12 ist eine erhöhte Vorderansicht des AOM aus 8;
13 ist eine Schnittansicht entlang einer Linie 13-13 aus 11, und auf einem Träger der Anordnung aus 6 angebracht gezeigt; und
14 ist eine elektrische Schemenzeichnung des Anpassungsnetzwerks, das im AOM aus 8 verwendet wird.
Bezugsziffer 10 in 1 identifiziert allgemein ein handhaltbares Instrument, beispielsweise einen PDA ("personal digital assistant"; persönlicher digitaler Assistent), in welchem eine leichte, kompakte Bildprojektionsanordnung 20, wie in 2 gezeigt, angebracht ist und dazu betreibbar ist, ein zweidimensionales Farbbild unter einem veränderbaren Abstand vom Instrument zu projizieren. Als Beispiel befindet sich ein Bild 18 in einem Arbeitsenffernungsbereich relativ zum Instrument 10.
Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich das Bild 18 über einen horizontalen optischen Scanwinkel A, der sich entlang der horizontalen Richtung erstreckt, und über einen vertikalen optischen Scanwinkel B, der sich entlang der vertikalen Richtung des Bilds erstreckt. Wie nachstehend beschrieben, besteht das Bild aus beleuchteten und nichtbeleuchteten Pixeln auf einem Raster von Scanlinien, die mittels einer Scaneinheit in der Anordnung 20 durchfahren werden.
Die Parallelepipedform des Instruments 10 stellt nur einen Formfaktor eines Gehäuses dar, in welchem die Anordnung 20 implementiert sein kann. Das Instrument kann als ein Stift, ein Mobiltelefon, eine Klappvorrichtung oder eine Armbanduhr geformt sein, wie beispielsweise in der US-Patentanmeldung Nr. 10/090,653 , eingereicht am 4. März 2002, demselben Rechtsnachfolger übertragen wie die vorliegende Anmeldung und hierin durch Verweis darauf eingeschlossen.
In der bevorzugten Ausführungsform misst die Anordnung 20 weniger als 30 Kubikzentimeter im Volumen. Diese kompakte kleine Größe ermöglicht es der Anordnung 20, in Gehäusen vieler verschiedener Formen angebracht zu werden, nämlich groß oder klein, tragbar oder stationär, einschließlich einiger, die eine Anzeige 12, eine Tastatur 14 und ein Fenster 16, durch welches das Bild projiziert wird, an Bord aufweisen.
Bezüglich der 2 und 3 umfasst die Anordnung 20 einen Halbleiterlaser 22, welcher, wenn er aktiviert ist, einen hellen roten Laserstrahl bei ungefähr 635-655 Nanometer emittiert. Die Linse 24 ist eine bi-asphärische konvexe Linse mit einer positiven Brennweite und ist dazu betreibbar, nahezu alle Energie im roten Strahl zu sammeln und einen brechungsbeschränkten Strahl zu erzeugen. Die Linse 26 ist eine konkave Linse mit einer negativen Brennweite. Die Linsen 24, 26 werden mittels jeweiliger, nicht gezeigter Linsenhalter auf einem Träger (der Übersichtlichkeit halber nicht in 2 gezeigt) im Instrument 10 auseinandergehalten. Die Linsen 24, 26 formen das Profil des roten Strahls über den Arbeitsabstand.
Ein weiterer Halbleiterlaser 28 ist auf dem Träger angebracht und emittiert, wenn er aktiviert ist, einen brechungsbeschränkten blauen Laserstrahl bei ungefähr 475-505 Nanometern. Eine weitere bi-asphärische konvexe Linse 30 und eine konkave Linse 32 werden verwendet, um das Profil des blauen Strahls auf eine den Linsen 24, 26 entsprechende Weise zu formen.
Ein grüner Laserstrahl mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 530 Nanometern wird nicht mittels eines Halbleiterlasers erzeugt, sondern stattdessen mittels eines grünen Moduls 34, das einen infrarotdiodengepumpten YAG-Kristalllaser aufweist, dessen Ausgabestrahl 1060 Nanometer beträgt. Ein nichtlinearer Frequenzverdopplungskristall ist in der Infrarotlaserkavität zwischen den zwei Laserspiegeln enthalten. Da die Infrarotlaserleistung in der Kavität viel größer ist als die Leistung, die aus der Kavität ausgekoppelt wird, ist der Frequenzverdoppler effizienter beim Erzeugen des grünen Lichts doppelter Frequenz in der Kavität. Der Ausgabespiegel des Lasers ist reflektierend für die 1060-nm-Strahlung und durchlässig für den verdoppelten grünen 530-nm-Laserstrahl. Da der korrekte Betrieb des Festkörperlasers und des Frequenzverdopplers eine präzise Temperatursteuerung erfordert, wird eine auf dem Peltier-Effekt beruhende Halbleitervorrichtung verwendet, um die Temperatur des grünen Lasermoduls zu steuern. Der thermoelektrische Kühler kann die Vorrichtung abhängig von der Polarität des angelegten Stroms entweder wärmen oder kühlen. Ein Thermistor ist Teil des grünen Lasermoduls, um seine Temperatur zu überwachen. Der Messwert vom Thermistor wird in den Controller eingespeist, welcher den Steuerstrom zum thermoelektrischen Kühler entsprechend einstellt.
Wie nachstehend erklärt, werden die Laser bei Betrieb mit Frequenzen in der Größenordnung von 100 MHz gepulst. Der rote und der blaue Halbleiterlaser 22, 28 können mit solch hohen Frequenzen gepulst sein, aber die aktuell erhältlichen grünen Festkörperlaser können das nicht. Als ein Ergebnis ist der grüne Laserstrahl, der das grüne Modul 34 verlässt, mit einem akustooptischen Modulator (AOM) 36 gepulst, welcher eine akustische Stehwelle in einem Kristall zum Brechen des grünen Strahls erzeugt. Der AOM 36 erzeugt jedoch einen nicht-gebrochenen Strahl 38 nullter Ordnung und einen gepulsten gebrochenen Strahl 40 erster Ordnung. Die Strahlen 38, 40 divergieren voneinander, und um sie zu trennen, um den unerwünschten Strahl 38 nullter Ordnung zu beseitigen, werden die Strahlen 38, 40 entlang eines langen, gefalteten Pfads mit einem Faltspiegel 42 weitergeleitet. Alternativ kann der AOM entweder extern oder intern des grünen Lasermoduls verwendet werden, um den grünen Laserstrahl zu pulsen. Andere mögliche Wege, um den grünen Laserstrahl zu modulieren, umfassen Elektroabsorptionsmodulation oder ein Mach-Zender-Interferometer. Der AOM ist in 2 schematisch gezeigt und in den 8-14 genauer beschrieben.
Die Strahlen 38, 40 werden durch positive und negative Linsen 44, 46 geleitet. Jedoch wird es nur dem gebrochenen grünen Strahl 40 ermöglicht, auf den Faltspiegel 48 aufzutreffen und davon reflektiert zu werden. Der nichtgebrochene Strahl 38 wird mittels eines Absorptionselements 50 absorbiert, das vorzugsweise am Spiegel 48 angebracht ist.
Die Vorrichtung umfasst ein Paar dichroitischer Filter 52, 54, die so angeordnet sind, dass sie die grünen, blauen und roten Strahlen so kollinear wie möglich machen, bevor sie eine Scananordnung 60 erreichen. Ein Filter 52 ermöglicht es dem grünen Strahl 40, dorthindurch zu laufen, aber der blaue Strahl 56 vom blauen Laser 28 wird mittels des Interferenzeffekts reflektiert. Ein Filter 54 ermöglicht es dem grünen und dem blauen Strahl 40, 56, dorthindurch zu laufen, aber der rote Strahl 58 vom roten Laser 22 wird mittels des Interferenzeffekts reflektiert.
Die fast kollinearen Strahlen 40, 56, 58 werden auf einen stationären Abprallspiegel 62 gerichtet und davon weg reflektiert. Die Abtastanordnung 60 umfasst einen ersten Scanspiegel 64, der mittels eines Trägheitsantriebs 66 (einzeln in 4-5 gezeigt) oszillierbar bzw. hin- und herschwenkbar ist, und zwar mit einer ersten Scanrate, um die Laserstrahlen, die vom Abprallspiegel 62 über den ersten, horizontalen Scanwinkel A reflektiert werden, zu durchfahren bzw. schwenken, und einen zweiten Scanspiegel 68, der mittels eines elektromagnetischen Antriebs 70 osziliierbar ist, und zwar mit einer zweiten Scanrate, um die Laserstrahlen, die vom ersten Scanspiegel 64 über den zweiten, vertikalen Scanwinkel B reflektiert werden, zu schwenken bzw. sweepen. In einem abweichenden Aufbau, können die Scanspiegel 64, 68 durch einen einzelnen, zweiachsigen Spiegel ersetzt werden.
Der Trägheitsantrieb 66 ist eine Hochgeschwindigkeitskomponente, die wenig elektrische Leistung verbraucht. Details des Trägheitsantriebs können in der US-Patentanmeldung Nr. 10/3 87,878 , eingereicht am 13. März 2003, demselben Rechtsnachfolger übertragen wie die vorliegende Anmeldung und hierin durch Verweis darauf eingeschlossen. Die Verwendung des Trägheitsantriebs verringert einen Leistungsverbrauch der Scananordnung 60 auf weniger als ein Watt und, im Fall eines Projizierens eines Farbbilds, wie nachstehend beschrieben, auf weniger als zehn Watt.
Der Antrieb 66 umfasst einen bewegbaren Rahmen 74 zum Tragen des Scanspiegels 64 mittels eines Gelenks, das ein Paar kollinearer Gelenkteile 76, 78 umfasst, die sich entlang einer Gelenkachse erstrecken und sich zwischen gegenüberliegenden Bereichen des Scanspiegels 64 und gegenüberliegenden Bereichen des Rahmens befinden. Der Rahmen 74 muss den Scanspiegel 64 nicht wie gezeigt umgeben.
Der Rahmen, die Gelenkteile und der Scanspiegel sind aus einem einstückigen, allgemein planaren Siliziumsubstrat hergestellt, welches ungefähr 150 μm dick ist. Das Silizium wird so geätzt, dass es Ω-förmige Schlitze bildet, die obere parallele Schlitzabschnitte, untere parallele Schlitzabschnitte und U-förmige mittige Schlitzabschnitte aufweist. Der Scanspiegel 64 weist vorzugsweise eine ovale Form auf und ist in den Schlitzabschnitten frei beweglich. In der bevorzugten Ausführungsform betragen die Abmessungen entlang der Achsen des oval geformten Scanspiegels 749 μm × 1600 μm. Jeder Gelenkteil misst 27 μm in der Breite und 1130 μm in der Länge. Der Rahmen weist eine rechteckige Form auf, die 3100 μm in der Breite und 4600 μm in der Länge misst.
Der Trägheitsantrieb ist auf einer allgemein planaren, gedruckten Leiterplatte 80 angebracht und dazu betreibbar, den Rahmen direkt zu bewegen und den Scanspiegel 64 mittels der Trägheit indirekt um die Gelenkachse oszillieren zu lassen. Eine Ausführungsform des Trägheitsantriebs umfasst ein Paar piezoelektrischer Wandler 82, 84, die sich senkrecht zur Leiterplatte 80 und in Kontakt mit voneinander beabstandeten Teilen des Rahmens 74 an jeder Seite des Gelenkteils 76 erstrecken. Ein Haftmittel kann verwendet werden, um einen dauerhaften Kontakt zwischen einem Ende jedes Wandlers und jedem Rahmenteil zu gewährleisten. Das gegenüberliegende Ende jedes Wandlers ragt aus der Rückseite der Leiterplatte 80 hervor und ist mittels Drähten 86, 88 mit einer periodisch wechselnden Spannungsquelle (nicht gezeigt) elektrisch verbunden.
Bei Verwendung legt das periodische Signal eine periodische Antriebsspannung an jeden Wandler an und bewirkt, dass sich der jeweilige Wandler abwechselnd in der Länge ausdehnt und zusammenzieht. Wenn sich der Wandler 82 ausdehnt, zieht sich der Wandler 84 zusammen und umgekehrt, wodurch die voneinander beabstandeten Rahmenteile gleichzeitig geschoben und gezogen werden und bewirkt wird, dass sich der Rahmen um die Gelenkachse dreht. Die Antriebsspannung besitzt eine Frequenz, die der Resonanzfrequenz des Scanspiegels entspricht. Der Scanspiegel wird von seiner anfänglichen Ruheposition aus bewegt, bis er ebenfalls mit der Resonanzfrequenz um die Gelenkachse oszilliert. In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Rahmen und der Scanspiegel ungefähr 150 μm dick, und der Scanspiegel besitzt einen hohen Gütefaktor. Eine Bewegung in der Größenordnung von 1 μm mittels jedes Wandlers kann eine Oszillation des Scanspiegels bei Scanraten von über 20 kHz verursachen.
Ein weiteres Paar piezoelektrischer Wandler 90, 92 erstreckt sich senkrecht zur Leiterplatte 80 und in dauerhaftem Kontakt mit voneinander beabstandeten Tei len des Rahmens 74 an jeder Seite des Gelenkteils 78. Die Wandler 90, 92 dienen als Rückkopplungsvorrichtungen, um die Oszillationsbewegung des Rahmens zu überwachen und elektrische Rückkopplungssignale zu erzeugen und entlang von Drähten 94, 96 zu einer Rückkopplungssteuerschaltung (nicht gezeigt) zu leiten.
Alternativ kann, anstatt piezoelektrische Wandler 90, 92 für eine Rückkopplung zu verwenden, eine magnetische Rückkopplung verwendet werden, bei der ein Magnet auf der Rückseite des Hochgeschwindigkeitsspiegels angebracht ist und eine externe Spule verwendet wird, um das wechselnde Magnetfeld, das durch den oszillierenden Magneten erzeugt wird, aufzunehmen.
Obwohl Licht von einer äußeren Oberfläche des Scanspiegels reflektiert werden kann, ist es erwünscht, die Oberfläche des Spiegels 64 mit einer spiegelnden Beschichtung aus Gold, Silber, Aluminium oder einer speziell ausgestalteten hochgradig reflektierenden dielektrischen Beschichtung zu beschichten.
Der elektromagnetische Antrieb 70 umfasst einen gemeinsamen Permanentmagneten, der sowohl an als auch hinter dem zweiten Scanspiegel 68 angebracht ist, und eine elektromagnetische Spule 72, die dazu betrieben wird, als Antwort auf ein Empfangen eines periodischen Antriebssignals ein periodisches Magnetfeld zu erzeugen. Die Spule 72 befindet sich benachbart zum Magneten, sodass das periodische Feld mit dem permanenten Feld des Magneten magnetisch zusammenwirkt und bewirkt, dass der Magnet und wiederum der zweite Scanspiegel 68 oszillieren.
Der Trägheitsantrieb 66 oszilliert den Scanspiegel 64 bei einer hohen Geschwindigkeit mit einer Scanrate, die vorzugsweise größer als 5 kHz ist und insbesondere in der Größenordnung von 18 kHz oder mehr liegt. Diese hohe Scanrate liegt bei einer unhörbaren Frequenz, wodurch Rauschen und Vibration minimiert werden. Der elektromagnetische Antrieb 70 oszilliert den Scanspiegel 68 bei einer niedrigeren Scanrate in der Größenordnung von 40 Hz, was schnell genug ist, um es dem Bild zu ermöglichen, ohne übermäßiges Flackern auf der Netzhaut eines menschlichen Auges zu bestehen.
Der schnellere Spiegel 64 durchfährt eine horizontale Scanlinie und der langsamere Spiegel 68 durchfährt die horizontale Scanlinie vertikal, wodurch ein Raster erzeugt wird, welches ein Gitter oder eine Folge von ungefähr parallelen Scanlinien ist, aus welchen das Bild aufgebaut wird. Jede Scanlinie besitzt eine Anzahl von Pixeln. Die Bildauflösung beträgt vorzugsweise eine XGA-Qualität von 1024 × 768 Pixeln. Über einen begrenzten Arbeitsbereich können wir einen hochauflösenden Fernsehstandard anzeigen, bezeichnet mit 720 p, von 1270 × 720 Pixeln. In einigen Anwendungen ist eine Hälfte der VGA-Qualität von 320 × 480 Pixeln oder ein Viertel der VGA-Qualität von 320 × 240 Pixeln ausreichend. Eine Auflösung von 160 × 160 Pixeln ist mindestens erforderlich.
Die Rollen der Spiegel 64, 68 können umgekehrt werden, sodass der Spiegel 68 der schnellere und der Spiegel 64 der langsamere ist. Der Spiegel 64 kann auch dazu ausgestaltet sein, die vertikale Scanlinie zu durchfahren, in welchem Falle der Spiegel 68 die horizontale Scanlinie durchfahren würde. Der Trägheitsantrieb kann auch dazu verwendet werden, den Spiegel 68 anzutreiben. In der Tat kann jeder Spiegel mittels eines elektromechanischen, elektrischen, mechanischen, elektrostatischen, magnetischen oder elektromagnetischen Antriebs angetrieben werden.
Der langsame Spiegel wird in einem Durchfahrmodus bzw. Sweep-Modus gleichbleibender Geschwindigkeit betrieben, während welcher Zeit das Bild angezeigt wird. Während der Spiegel zurückkehrt, wird der Spiegel zur Anfangsposition mit seiner natürlichen Frequenz zurück geschwenkt, welche wesentlich höher ist. Während der Rückkehr des Spiegels können die Laser ausgeschaltet werden, um den Leistungsverbrauch der Vorrichtung zu verringern.
6 ist eine praktische Implementierung der Anordnung 20 aus der gleichen Perspektive wie die aus 2. Die zuvor genannten Komponenten sind auf einem Träger angebracht, welcher einen Deckel 100 und eine Trägerplatte 102 umfasst. Halter 104, 106, 108, 110, 112 halten jeweils Faltspiegel 42, 48, Filter 52, 54 und einen Abprallspiegel 62 in gegenseitiger Ausrichtung. Jeder Halter weist eine Vielzahl von Positionierungsschlitzen zum Aufnehmen von Positionierungsstäben auf, die stationär auf dem Träger angebracht sind. Somit werden die Spiegel und Filter korrekt positioniert. Wie gezeigt, gibt es drei Stäbe, was zwei Winkeleinstellungen und eine seitliche Einstellung ermöglicht. Jeder Halter kann in seine endgültige Position geklebt werden.
Das Bild wird mittels selektiver Beleuchtung der Pixel in eine oder mehrere der Scanlinien aufgebaut. Wie nachstehend mit Bezug auf 7 genauer beschrieben, bewirkt ein Controller 114, dass ausgewählte Pixel im Raster mittels der drei Laserstrahlen beleuchtet und sichtbar gemacht werden. Beispielsweise leiten der rote, der blaue und der grüne Leistungscontroller 116, 118, 120 jeweils elektrische Ströme zum roten, zum blauen und zum grünen Laser 22, 28, 34, um die letzteren einzuschalten, um jeweilige Lichtstrahlen an jedem ausgewählten Pixel zu emittieren, und leiten keine elektrischen Ströme zum roten, zum blauen und zum grünen Laser, um die letzteren auszuschalten, um die anderen nicht ausgewählten Pixel nicht zu beleuchten. Das sich daraus ergebende Muster aus beleuchteten und nichtbeleuchteten Pixeln stellt das Bild dar, welches jegliche Darstellung von menschen- oder maschinenlesbarer Information oder Graphik sein kann.
Bezüglich 1 ist das Raster in einer vergrößerten Ansicht gezeigt. Beginnend an einem Endpunkt werden die Laserstrahlen mittels des Trägheitsantriebs entlang der horizontalen Richtung mit der horizontalen Scanrate zu einem gegenüberliegenden Endpunkt durchfahren, um eine Scanlinie zu bilden. Daraufhin werden die Laserstrahlen mittels des elektromagnetischen Antriebs 70 entlang der vertikalen Richtung mit der vertikalen Scanrate zu einem weiteren Endpunkt durchfahren, um eine zweite Scanlinie zu bilden. Die Bildung nachfolgender Scanlinien erfolgt auf die gleiche Weise.
Das Bild wird im Raster mittels An- und Ausaktivierens oder Pulsens des Lasers zu ausgewählten Zeiten erzeugt, und zwar unter der Steuerung des Mikropro zessors 114 oder der Steuerschaltung mittels Betriebs der Leistungscontroller 116, 118, 120. Die Laser erzeugen sichtbares Licht und werden nur dann angeschaltet, wenn ein Pixel im gewünschten Bild gesehen werden soll. Die Farbe jedes Pixels wird mittels einer oder mehrerer Farben der Strahlen bestimmt. Jegliche Farbe im sichtbaren Lichtspektrum kann mittels der gezielten Überlagerung eines oder mehrerer des roten, des blauen und des grünen Lasers gebildet werden. Das Raster ist ein Gitter, das aus mehreren Pixel auf jeder Linie und aus mehreren Linien besteht. Das Bild ist eine Bitmap aus ausgewählten Pixeln. Jede/r Buchstabe oder Nummer, jegliche/s graphische Ausgestaltung oder Logo und sogar maschinenlesbare Strichcodesymbole können als ein gebitmapptes Bild ausgebildet werden.
Wie in 7 gezeigt wird ein eingehendes Videosignal mit vertikalen und horizontalen Synchronisationsdaten sowie Pixel- und Taktdaten unter Steuerung des Mikroprozessors 114 an rote, blaue und grüne Puffer 122, 124, 126 gesendet. Die Speicherung eines ganzen VGA-Rahmens erfordert viele Kilobyte, und es wäre wünschenswert, über genug Speicher in den Puffern für zwei ganze Rahmen zu verfügen, um es zu ermöglichen, dass ein Rahmen geschrieben wird, während ein anderer Rahmen verarbeitet und projiziert wird. Die gepufferten Daten werden unter der Steuerung einer Geschwindigkeitsprofilbildungsvorrichtung 130 zu einem Formstierer 128 und zu roten, blauen und grünen Nachschlagetabellen ("lookup tables"; LUTs) 132, 134, 136 gesendet, um inhärente interne Verzerrungen, die durch das Scannen verursacht werden, sowie geometrische Verzerrungen, die durch den Winkel der Anzeige des projizierten Bilds verursacht werden, zu korrigieren. Die sich daraus ergebenden roten, blauen und grünen digitalen Signale werden mittels Digital/Analog-Wandlern ("digital to analog converters"; DACs) 138, 140, 142 in rote, blaue und grüne analoge Signale umgewandelt. Die roten und blauen analogen Signale werden in rote und blaue Lasertreiber ("laser drivers"; LDs) 144, 146 eingespeist, welche ebenfalls mit den roten und blauen Leistungscontrollern 116, 118 verbunden sind. Das grüne analoge Signal wird in einen Funkfrequenz("radio frequency"; RF)-Treiber 150 für ein akustooptisches Moduls (AOM) eingespeist, und dann wiederum in den grünen Laser 34, welcher ebenfalls mit einem grünen LD 148 und dem grünen Leistungscontroller 120 verbunden ist.
Rückkopplungssteuerungen sind auch in 7 gezeigt, einschließlich roter, blauer und grüner Photodiodenverstärker 152, 154, 156, die mit roten, blauen und grünen Analog/Digital (A/D) Wandlern 158, 160, 162 und wiederum mit dem Mikroprozessor 114 verbunden sind. Wärme wird mittels eines Thermistorverstärkers 164 überwacht, der mit einem A/D-Wandler 166 und wiederum mit dem Mikroprozessor verbunden ist.
Die Scanspiegel 64, 68 werden mittels Treibern 168, 170 angetrieben, denen analoge Antriebssignale von den DACs 172, 174 gespeist werden, welche dann wiederum mit dem Mikroprozessor verbunden sind. Rückkopplungsverstärker 176, 178 erfassen die Position der Scanspiegel 64, 68 und sind mit Rückkopplungs-A/Ds 180, 182 und dann wiederum mit dem Mikroprozessor verbunden.
Eine Leistungsmanagementschaltung 184 wirkt so, dass sie die Leistung minimiert, während sie schnelle Anschaltezeiten ermöglicht, vorzugsweise mittels Haltens des grünen Laser im An-Zustand während der ganzen Zeit und mittels Erhaltens des Stroms des roten und des blauen Lasers gerade unterhalb der Laserschwelle.
Eine Laserschutzabschaltungsschaltung 186 wirkt so, dass sie die Laser abschaltet, falls erfasst wird, dass einer der Scanspiegel 64, 68 außer Position ist.
Der in den 2-3 und 6 schematisch gezeigte AOM ist in 8 isoliert und in einer genauen perspektivischen Ansicht und in 9 als Explosionsansicht gezeigt. Der AOM 36 umfasst eine Anordnung mit einem Kristall 200, beispielsweise Telluriumdioxid, durch welchen ein Laserstrahl, beispielsweise der grüne Strahl vom grünen Laser 34, läuft, und einen akustischen Wandler 202, beispielsweise einen piezoelektrischen Wandler, zum Erzeugen akustischer Wellen durch den Kristall.
Wie am besten in 9 zu sehen, trifft der grüne Strahl 204 auf eine planare Seitenoberfläche 206 des Kristalls auf, läuft in einer Richtung durch den Kristall und tritt durch eine gegenüberliegende Seitenoberfläche des Kristalls aus. Die akustische Welle läuft durch den Kristall entlang einer zum Strahldurchlauf senkrechten Querrichtung. Wie am besten in 13 zu sehen, läuft die akustische Welle von einer vorderseitigen Oberfläche 208 zu einer rückwärtigen Oberfläche 210 des Kristalls. Wie es herkömmlicherweise der Fall ist, wird der durch den Kristall laufenden Laserstrahl aus seinem Pfad mittels der akustischen Welle abgelenkt mittels eines Prozesses, der Brillouin-Streuung genannt wird. Der Ausgabelaserstrahl wird mittels des Vorhandenseins der akustischen Wellen moduliert. Der grüne Ausgabelaserstrahl weist eine Nichtbrechungsstrahlkomponente 38 nullter Ordnung und eine Brechungsstrahlkomponente 40 erster Ordnung auf, wie oben beschrieben. Die Ausgabeleistung der nützlicheren Brechungsstrahlkomponente 40 ist gemäß dieser Erfindung einzustellen, um die grüne Farbkomponente des projizierten Bilds zu erzeugen.
Der AOM 36 weist ferner ein Anpassungsnetzwerk 212 zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals, z. B. einer Funkfrequenz, zum Wandler 202 auf. Das Anpassungsnetzwerk 212 umfasst eine gedruckte Leiterplatte ("printed circuit board"; PCB) 214 auf welcher ein elektrisches Verbindungselement, beispielsweise ein koaxiales Funkfrequenz ("radio frequency"; RF) – Verbindungselement 216, angebracht ist, zusammen mit nichteinstellbaren passiven Komponenten, wie beispielsweise Induktoren 11, 12, 13 und Kondensatoren C1, C2, C3, C4, wie in 14 gezeigt. Die PCB 214 weist Brüstungen oder halbkreisförmige Kerbungen 218, 220 an einem Rand 222 der PCB auf. Diese Kerbungen sind individuell leitend beschichtet.
Gemäß einem Merkmal dieser Erfindung ist das Anpassungsnetzwerk 212 auf der Kristall- und Wandleranordnung angebracht, vorzugsweise mit Hilfe eines doppelseitigen wärmeleitenden Klebebands 224 mit niedrigem Modul, und zwar in einem planaren Oberflächenbereichkontakt mit einer oberen planaren Oberfläche der Anordnung. Dies widerspricht den AOMs nach dem Stand der Tech nik, in welchen sich das Anpassungsnetzwerk vom Kristall beabstandet auf einer Wärmesenke befindet.
Die Anordnung ist wiederum auf einem Halter 230 befestigt, der einen zylindrischen Teil 232 und einen planaren Plattformteil 234 aufweist. Eine untere planare Oberfläche der Anordnung ist in einem planaren Oberflächenbereichkontakt mit dem Plattformteil 234 angebracht, wieder mit Hilfe eines doppelseitigen wärmeleitenden Klebebands 226 niedrigen Moduls. Wie am besten in 13 zu sehen, weist der zylindrische Teil 232 eine Mittelachse 228 auf, und das Funkfrequenzverbindungselement 216 ist koaxial zur Achse.
Die zuvor genannte Trägerplatte 102 besitzt eine Ablage 236, die unter dem AOM liegt. Wie in 13 ersichtlich, weist die Ablage 236 einen Montagedurchlass 238 auf, in welchem der zylindrische Teil 232 aufgenommen ist, und zwar mit Bewegungsfreiheit entlang der Achse 228 (zur Höheneinstellung) als auch in jeder umlaufenden Richtung um die Achse 228 (zur Winkeleinstellung im und gegen den Uhrzeigersinn). Da die Kristall- und Wandleranordnung und das Anpassungsnetzwerk alle auf dem Halter aufgestapelt sind, sind all diese Komponenten an der gemeinsamen Bewegung beteiligt.
Das Innere des zylindrischen Teils 232 weist eine diametrische Rippe 240 (siehe auch 11) zum Eingriff mit einem Werkzeug zum axialen Anheben oder Absenken des Halters und/oder zum Herumdrehen des Halters auf. Sobald die gewünschte Position des Kristalls relativ zum einfallenden Laserstrahl erreicht ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben, erreicht ist, wird ein aushärtbares Haftmittel 242, wie beispielsweise ein UV-aushärtbares Haftmittel, zwischen den Halter und die Ablage eingeleitet, um den Halter in der eingestellten Position zu fixieren.
Der Wandler 202 besitzt eine Elektrode 244 (siehe 12) auf seiner vertikalen Seitenfläche, die in 13 nach links zeigt. Die beschichteten Kerbungen 218, 220 weisen ebenfalls vertikale Seitenflächen auf, die in die gleiche Richtung zeigen, d. h., in 13 nach links. Eine erste Drahtbindung 246 ist zwi schen die Kerbung 218 und die Elektrode 244 geschaltet. Eine zweite Drahtbindung 248 ist zwischen die Aussparung 220 und eine Masse des Wandlers geschaltet. Die Kerbungen überragen die Elektrodenfläche des Wandlers. Jede Drahtbindung wird direkt von einem Punkt zu einem anderen Punkt hergestellt, ohne die Ausrichtung irgendeiner der Komponenten während des Drahtbondens zu verändern. Dies widerspricht einem Drahtbonden nach dem Stand der Technik, in welchem die entgegengesetzten Enden jedes Drahts in verschiedene Richtungen zeigen, wodurch eine Umsetzung der Komponenten während des Drahtbondens erforderlich wird.
Um die Ausgabeleistung des grünen Strahls, vorzugsweise der Brechungsstrahlkomponente 40 davon, einzustellen, wird der grüne Laser 34 aktiviert, und zusätzlich wird das akustische Antriebssignal mittels des Funkfrequenzverbindungselements 216 zum Wandler geleitet. Im bevorzugten Aufbau wird eine federgespannte Sonde axial in elektrischem Kontakt mit dem Funkfrequenzverbindungselement positioniert. Dann wird die Höhe und/oder der Winkel der Einfallsfläche 206 des Kristalls relativ zum einfallenden Laserstrahl positioniert, und zwar mittels Bewegens des Halters. Wenn die Ausgabeleistung der Brechungsstrahlkomponente 40 sich auf einem Maximum befindet, wird die Position des Halters und daher der Einfallsfläche 206 mittels Anwendung des Haftmittels 242 fixiert. Es sollte beachtet werden, dass die Position des Funkfrequenzverbindungselements 216 in Ausrichtung mit der Achse 228 sicherstellt, dass die Funkfrequenzsonde die Einstellung nicht beeinträchtigt. Mit anderen Worten braucht die Funkfrequenzsonde während der Einstellung nicht bewegt werden, obwohl die Funkfrequenzsonde während der Einstellung mit dem Funkfrequenzverbindungselement 216 verbunden ist.
Wie zuvor erwähnt, sind alle Impedanzen des Anpassungsnetzwerks fest, d. h., nicht einstellbar. Dies widerspricht Abstimmungsluftspulen nach dem Stand der Technik, deren Vorhandensein die herkömmlichen Anpassungsnetzwerke sehr sperrig und ungeeignet für kleine handhaltbare batteriebetriebene Anwendungen macht.
Während die Erfindung als in einer AOM und einem Verfahren zur Herstellung des AOM und einer Anordnung zum und einem Verfahren eines Einstellens einer Laserstrahlleistung unter Verwendung des AOM, insbesondere zur Verwendung in einer Farbbildprojektionsanordnung und Verfahren dafür verkörpert gezeigt und beschrieben worden ist, ist es nicht beabsichtigt, sie auf die gezeigten Details zu beschränken, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne auf irgendeine Weise vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Was als neu beansprucht wird und durch Patente geschützt werden soll, ist in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt.
Zusammenfassung:
Ein leichtes, kompaktes Bildprojektionsmodul, insbesondere zum Anbringen in einem Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen Fenster, ist dazu betreibbar, zu bewirken, dass ausgewählte Pixel in einem Raster beleuchtet werden, um ein Bild hoher Auflösung in VGA-Qualität in Farbe zu erzeugen. Ein kompakter akustooptischer Modulator wird verwendet, um einen grünen Laserstrahl zu modulieren, der verwendet wird, um das Bild zu erzeugen.

Claims

Kompakter akustooptischer Modulator, AOM, aufweisend: a) eine Anordnung umfassend einen Kristall und einen akustischen Wandler zum Modulieren der Intensität eines auf den Kristall auftreffenden Laserstrahls, mit einer akustischen Welle, die mittels des Wandlers erzeugt wird, um einen modulierten Ausgabestrahl zu erzeugen; b) ein Anpassungsnetzwerk, das mittels der Anordnung getragen wird, zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals zum Wandler; und c) einen Halter mit einer Achse, der dazu dient, die Anordnung und das Anpassungsnetzwerk für eine gemeinsame Bewegung entlang der Achse und in einer umlaufenden Richtung um die Achse herum zu tragen.
AOM nach Anspruch 1, bei dem der Halter einen um die Achse symmetrischen zylindrischen Teil und einen Plattformteil, der sich radial um die Achse erstreckt, aufweist.
AOM nach Anspruch 2, und ein Haftmittel zum Oberflächenbereichbefestigen der Anordnung auf dem Plattformteil.
AOM nach Anspruch 2, bei dem die Anordnung eine obere Oberfläche und ein Haftmittel zum Oberflächenbereichbefestigen des Anpassungsnetzwerks auf der oberen Oberfläche der Anordnung aufweist.
AOM nach Anspruch 1, bei dem das Anpassungsnetzwerk eine gedruckte Leiterplatte und ein Verbindungselement aufweist, und zwar angebracht auf der Leiterplatte in axialer Ausrichtung mit der Achse.
AOM nach Anspruch 5, bei dem das Anpassungsnetzwerk nicht-einstellbare Impedanzen auf der Leiterplatte umfasst.
AOM nach Anspruch 2, bei dem der Halter einen Eingriffsteil zum Eingriff mit einem Werkzeug zum Bewegen des Halters entlang der Achse und in der umlaufenden Richtung um die Achse herum umfasst.
AOM nach Anspruch 1, bei dem das Anpassungsnetzwerk eine gedruckte Leiterplatte umfasst, die sich radial zur Achse erstreckt, wobei die Leiterplatte zumindest einen leitend beschichteten Rand aufweist, der in einer im Wesentlichen zur Achse parallelen Ebene liegt; und wobei der Wandler eine Elektrode aufweist, die in einer ebenfalls im Wesentlichen zur Achse parallelen Ebene liegt; und zumindest eine Drahtbindung, die elektrisch zwischen den zumindest einen beschichteten Rand und die Elektrode geschaltet ist.
Verfahren zum Herstellen eines kompakten akustooptischen Modulators, AOM, aufweisend die Schritte: a) Anbringen einer Anordnung umfassend einen Kristall und einen akustischen Wandler auf einem Halter mit einer Achse, wobei die Anordnung zum Modulieren der Intensität eines auf den Kristall auftreffenden Laserstrahls betrieben wird, wobei eine akustische Welle mittels des Wandlers erzeugt wird, um einen modulierten Ausgabestrahl zu erzeugen; und b) Anbringen eines Anpassungsnetzwerks auf der Anordnung, wobei das Anpassungsnetzwerk zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals zum Wandler betrieben wird, wobei das Anpassungsnetzwerk und die Anordnung vom Halter für eine gemeinsame Bewegung entlang der Achse und in einer umlaufenden Richtung um die Achse herum getragen werden.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Anordnung auf dem Halter mit einem Haftmittel oberflächenbereichbefestigt wird; und wobei das Anpassungsnetzwerk auf der Anordnung mit einem Haftmittel oberflächenbereichbefestigt wird.
Anordnung zum Einstellen einer Laserstrahlleistung, aufweisend: a) einen Träger mit einem Befestigungsdurchlass; b) einen mittels des Trägers getragenen Laser zum Emittieren eines Laserstrahls; und c) einen akustooptischen Modulator, AOM, umfassend eine Anordnung mit einem Kristall und einem akustischen Wandler, wobei die Anordnung zum Modulieren der Intensität eines auf den Kristall auftreffenden Laserstrahls betrieben wird, wobei eine akustische Welle mittels des Wandlers erzeugt wird, um einen modulierten Ausgabestrahl mit einer Leistung zu erzeugen, wobei der AOM ein Anpassungsnetzwerk umfasst, das mittels der Anordnung zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals zum Wandler getragen wird, wobei der AOM einen Halter mit einer Achse umfasst und zum Tragen der Anordnung und des Anpassungsnetzwerks dient, wobei der Halter in einem Befestigungsdurchlass zur Bewegung relativ zum Laserstrahl entlang der Achse und in einer umlaufenden Richtung um die Achse herum zu einer Einstellposition dient, in welcher die Leistung des modulierten Ausgabestrahls auf einen eingestellten Wert gesetzt wird.
Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher der modulierte Ausgabestrahl eine Nicht-Brechungsstrahlkomponente nullter Ordnung und eine Brechungsstrahlkomponente erster Ordnung umfasst, und wobei der Halter zum Einstellen der Leistung der Brechungsstrahlkomponente bewegbar ist.
Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher der Träger eine optische Anordnung zum Fokussieren des modulierten Ausgabestrahls und eine Scaneinheit zum Schwenken des modulierten Ausgabestrahls als ein Muster von Scanlinien im Raum bei einem Arbeitsabstand vom Träger umfasst, wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln aufweist; und einen Controller, der bewirkt, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, und zwar mittels des modulierten Ausgabestrahls, um ein Bild zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 11, bei welcher der Halter einen um die Achse symmetrischen zylindrischen Teil und einen Plattformteil, der sich radial um die Achse erstreckt, aufweist.
Anordnung nach Anspruch 14, und ein erstes Haftmittel zum Oberflächenbereichbefestigen der Anordnung auf dem Plattformteil und ein zweites Haftmittel zum Oberflächenbereichbefestigen des Anpassungsnetzwerks auf einer oberen Oberfläche der Anordnung.
Anordnung nach Anspruch 11, bei der das Anpassungsnetzwerk eine gedruckte Leiterplatte und ein Verbindungselement aufweist, das in axialer Ausrichtung mit der Achse auf der Leiterplatte angebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 14, bei welcher der Halter einen Eingriffsteil zum Eingriff mit einem Werkzeug zum Bewegen des Halters entlang der Achse und in der umlaufenden Richtung um die Achse herum umfasst.
Verfahren zum Einstellen einer Laserstrahlleistung, aufweisend die folgenden Schritte: a) Bilden eines Befestigungsdurchlasses in einem Träger; b) Tragen eines Lasers auf dem Träger und Aktivieren des Lasers zum Emittieren eines Laserstrahls; c) Anbringen eines Halters mit einer Achse im Befestigungsdurchlass zur Bewegung relativ zum Laserstrahl entlang der Achse und in einer umlaufenden Richtung um die Achse herum; d) Anbringen einer akustooptischen Modulator, AOM, -anordnung auf dem Halter zur gemeinsamen Bewegung damit, wobei die Anordnung einen Kristall und einen akustischen Wandler umfasst und zum Modulieren der Intensität des auf den Kristall auftreffenden Laserstrahls betrieben wird, wobei eine akustische Welle mittels des Wandlers erzeugt wird, um einen modulierten Ausgabestrahl mit einer Leistung zu erzeugen; e) Anbringen eines Anpassungsnetzwerks auf der Anordnung zum Impedanzanpassen eines akustischen Antriebssignals, das auf den Wandler aufgegeben wird; und f) Bewegen des Halters im Befestigungsdurchlass, während der Laser aktiviert wird und während das akustische Antriebssignal aufgegeben wird, um die Leistung des modulierten Ausgabestrahls auf einen eingestellten Wert einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem das Anpassungsnetzwerk ein Verbindungselement aufweist, das mit der Achse ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem der Schritt des Bewegens mittels eines bewegbaren Werkzeugs, das in den Halter eingreift, durchgeführt wird.