DE112006001285T5

DE112006001285T5 - Schlag-bzw.stossfeste Anordnung für und Verfahren zum Schützen einer Wärmequelle vor Schäden

Info

Publication number: DE112006001285T5
Application number: DE112006001285T
Authority: DE
Inventors: Carl Wittenberg
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Symbol Technologies LLC
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2008-04-17
Also published as: CN100561809C; JP2008541483A; WO2006127250A3; US7329008B2; CN101199089A; US20060262821A1; WO2006127250A2

Abstract

Eine schlag- bzw. stoßfeste Anordnung zum Schutz einer Wärmequelle vor Schäden, die Folgendes aufweist:
a) eine Tragevorrichtung zum Tragen der Wärmequelle;
b) eine Wärmesenke mit einer Masse, die sich in Wärmeübertragungsbeziehung mit der Wärmequelle befindet, um Wärme von dieser zu übertragen; und
c) Mittel zur mechanischen Entkopplung der Masse von der Wärmequelle durch Befestigen der Wärmesenke an der Tragevorrichtung an einer Stelle, die von der Wärmequelle entfernt ist, um zu verhindern, dass Stoßkräfte auf die Wärmequelle von der Wärmesenke übertragen werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine schlag- bzw. stoßfeste Anordnung für und ein Verfahren zum Schützen einer Wärmequelle vor Schäden, insbesondere zur Verwendung in einem Farbbildprojektionssystem, in dem wärmeerzeugende Laser verwendet werden, um ein zweidimensionales Bild in Farbe auf einer Betrachtungsoberfläche weg von dem System zu projizieren.
Es ist im Allgemeinen bekannt, ein zweidimensionales Bild auf einen Bildschirm zu projizieren, und zwar basierend auf einem Paar von Scanspiegeln, die in zueinander orthogonalen Richtungen oszillieren, um einen Laserstrahl von einem Laser über ein Rastermuster hinweg zu scannen. Die bekannten Bildprojektionssysteme das Bild mit begrenzter Auflösung, typischerweise mit weniger als einem Viertel der VGA-Qualität (VGA = Video-Graphics-Array) von 640 × 480 Pixeln und nicht in echter Farbe.
Um ein Echtfarbbild (True Color Image) zu erhalten, sind rote, blaue und grüne Laserstrahlen, die durch Laser emittiert werden, erforderlich. Die roten und blauen Laser sind Halbleiterlaser und erzeugen bei Erregung ihre entsprechenden Laserstrahlen mit gleichzeitiger Erzeugung von Abwärme, die typischerweise an deren gemeinsame Tragevorrichtung und an die Außenumgebung abgeführt wird. Der gegenwärtig verfügbare grüne Laser ist jedoch kein Halbleiterlaser, sondern stattdessen typischerweise ein Lasermodul mit einer gepumpten YAG-Kristalllaserdiode im Infrarotbereiche und einem nicht-linearen Frequenzverdopplungskristall, dessen Einsatz einen viel größeren Betrag an Abwärme erzeugt, die aggressiv an die Umgebung abgegeben werden muss, um ein Überhitzen zu vermeiden. In der Tat wird typischerweise eine thermo-elektrische Kühlvorrichtung verwendet, um das grüne Lasermodul zu kühlen, aber die Kühlvorrichtung gibt ebenfalls Wärme ab, die abgeführt werden muss, um zu verhindern, dass sich die Kühlvorrichtung überhitzt.
Eine Wärmesenke wird oft in der Technik verwendet, um derartige Wärme abzuführen. Die Wärmesenke ist direkt an der Wärmequelle angebracht, um die Wärme von dieser abzuleiten. Ein Problem ergibt sich jedoch, wenn die Wärmequelle zierlich bzw. empfindlich ist, d.h. klein und zerbrechlich, aber nichtsdestotrotz eine große Menge an Wärme erzeugt, wodurch eine schwere Wärmesenke mit großer Masse erforderlich ist, um die Wärme abzuführen. Eine große Wärmesenke, die starr an einer empfindlichen Vorrichtung angebracht ist, wie beispielsweise die zuvor erwähnte Kühlvorrichtung, erzeugt einen Defekt der Vorrichtung während des Auftretens eines Sturzes, beispielsweise wenn das System in einem handgehaltenen Instrument implementiert ist und versehentlich auf den Boden fallen gelassen wird. Die Kühlvorrichtung könnte zerbrechen und das Lasermodul, das an der Kühlvorrichtung angebracht ist, könnte aus der optischen Ausrichtung entfernt werden, wodurch sich das projizierte Bild verschlechtert.
Demgemäß ist es ein allgemeines Ziel dieser Erfindung eine Wärmequelle, die einen aggressiven Wärmetransfer erfordert, vor Stoßschäden zu schützen.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, eine große Wärmesenke von einer Wärmequelle mechanisch zu entkoppeln und zu isolieren, während immer noch eine starke Wärmeübertragungsschnittstelle zwischen der Wärmesenke und der Wärmequelle vorgesehen wird.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es die Bildverschlechterung zu verringern, wenn nicht gar zu beseitigen, die durch optische Fehlausrichtung aufgrund von Stoßkräften verursacht wird.
Ein zusätzliches Ziel ist es, ein stoßfestes Farbbildprojektionssystem vorzusehen, das in vielen Instrumenten unterschiedlicher Formfaktoren, insbesondere handgehaltenen Instrumenten, nützlich ist.
In Übereinstimmung mit diesen Zielen und anderen, die im Folgenden offensichtlich werden, besteht ein Merkmal dieser Erfindung kurz gesagt in einer stoßfesten Anordnung für und ein Verfahren zum Schützen einer Wärmequelle vor Schäden.
Die Wärmequelle wird durch eine Tragevorrichtung getragen. Eine Wärmesenke mit einer Masse ist in Wärmeübertragungsbeziehung mit der Wärmequelle vorgesehen, um Wärme von dieser zu übertragen.
Gemäß dieser Erfindung sind Mittel zur mechanischen Entkopplung der Masse der Wärmesenke von der Wärmequelle durch Befestigen der Wärmesenke an der Tragevorrichtung an einer Stelle entfernt von der Wärmequelle vorgesehen. Derartige Mittel umfassen einen Bügel mit einem Anbringungsschenkel, auf dem die Wärmesenke angebracht ist, und einen Halteschenkel, der mit der Tragevorrichtung verbunden ist. Der Bügel ist anpassbar auf der Tragevorrichtung positioniert, um sicherzustellen, dass es einen positiven Wärmeübertragungskontakt zwischen der Wärmesenke und der Wärmequelle gibt. In dem Fall eines Auftretens eines Sturzes, wo die Anordnung Stoßkräften ausgesetzt ist, wird eine plötzliche Verzögerung der Wärmesenke nicht direkt auf die Wärmequelle übertragen, sondern stattdessen direkt auf die Tragevorrichtung, die besser imstande als die Wärmequelle ist, derartige Verzögerungskräfte zu überstehen. Infolgedessen wird die Wärmequelle nicht beschädigt oder aus ihrer Position entfernt.
Die stoßfeste Anordnung dieser Erfindung ist besonders vorteilhaft in einem Bildprojektionssystem zum Projizieren eines zweidimensionalen Farbbilds. Das System umfasst eine Vielzahl von roten, blauen und grünen Lasern zum entsprechenden Emittieren von roten, blauen und grünen Laserstrahlen; einen optische Anordnung zum kollinearen Anordnen der Laserstrahlen, um einen zusammengesetzten Strahl zu bilden; einen Scanner zum Hinwegstreichen des zusammengesetzten Strahls als ein Muster von Scanlinien in einem Raum mit einem Arbeitsabstand von der Halterung, wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln besitzt; und eine Steuervorrichtung um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel durch die Laserstrahlen beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Farbbild zu erzeugen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Scanner ein Paar von oszillierbaren Spiegeln zum Hinwegstreichen des zusammengesetzten Strahls entlang im Allgemeinen zueinander orthogonaler Richtungen mit unterschiedlichen Scanraten und mit unterschiedlichen Scanwinkeln. Zumindest eine der Scanraten ü bersteigt hörbare Frequenzen, beispielsweise über 18 kHz, um Geräusche zu verringern. Zumindest einer der Scanspiegel wird durch einen Trägheitsantrieb mit einer mechanischen Resonanzfrequenz angetrieben, um den Leistungsverbrauch zu minimieren. Die Bildauflösung übersteigt vorzugsweise ein Viertel der VGA-Qualität, entspricht stattdessen der VGA-Qualität oder übersteigt diese. Die Tragevorrichtung, die Laser, der Scanner, die Steuervorrichtung und die optische Anordnung belegen vorzugsweise ein Volumen von weniger als dreißig Kubikzentimeter.
Das System ist austauschbar in Gehäusen unterschiedlicher Formfaktoren anbringbar, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, eines stiftförmigen, eines pistolenförmigen oder taschenlampenförmigen instruments, eines PDAs, eines Anhängers, einer Armbanduhr, einem Computer und kurz gesagt jeglicher Form aufgrund ihrer kompakten und miniaturisierten Größe. Das projizierte Bild kann zu Werbe- oder Leit- bzw. Beschilderungszwecken, oder für einen Fernseh- oder Computeranzeigebildschirm und kurz gesagt für jeglichen Zweck verwendet werden, bei dem die Anzeige von etwas erwünscht ist.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung weist zumindest einer der Laser, beispielsweise der grüne Laser ein Lasermodul mit einer gepumpten YAG-Kristalllaserdiode im Infrarotbereich und einem nicht-linearen Frequenzverdopplungskristall auf, das beim Gebrauch einen großen Betrag an Abwärme erzeugt, die abgeführt werden muss, um ein Überhitzen zu vermeiden. Eine thermoelektrische Kühlvorrichtung wird verwendet, um das Grünlasermodul zu kühlen, dies erzeugt aber ebenfalls Wärme, die abgeführt werden muss, beispielsweise durch die oben beschriebene Wärmesenke.
Eine Wärmesenke großer Masse, die mechanisch mit einer thermo-elektrischen Kühlvorrichtung verbunden ist, die im Vergleich eine zerbrechliche Struktur ist, würde jedoch wahrscheinlich die Kühlvorrichtung während des Auftretens eines Sturzes zerbrechen. Die an dem Modul angebrachte Kühlvorrichtung könnte sogar verursachen, dass der davon emittierte grüne Laserstrahl, mit den roten und blau en Strahlen von den anderen Lasern fehlausgerichtet ist, wodurch das projizierte Bild beschädigt bzw. verdorben wird.
Folglich würden durch mechanisches Verbinden der Wärmesenke nicht direkt mit der Kühlvorrichtung, sondern stattdessen mit der Tragevorrichtung jegliche Verzögerungskräfte, die während des Auftretens eines Sturzes erzeugt werden, die Kühlvorrichtung und das Grünlasermodul umgehen. Die Wärmesenke ist effektiv mechanisch von der Kühlvorrichtung isoliert, aber befindet sich immer noch damit in aggressivem Wärmeübertragungskontakt.
Noch ein weiteres Merkmal dieser Erfindung besteht darin, eine wärmeleitende Zwischenlage bzw. ein wärmeleitendes Kissen zwischen den Anbringungsschenkel des Bügels und der Kühlvorrichtung zu positionieren. Das Kissen wird an der Kühlvorrichtung angehaftet und befindet sich in gleitendem, schwimmender Kontakt mit dem Anbringungsschenkel. Das Kissen ist vorzugsweise ebenfalls komprimierbar, um sicherzustellen, dass der Anbringungsschenkel fest gegen das Kissen gepresst wird, und ist vorzugsweise elastisch, um sicherzustellen, dass jegliche Vibrationen von dem Anbringungsschenkel nicht auf die Kühlvorrichtung übertragen werden.
Die neuartigen Merkmale, die als charakteristisch für die Erfindung betrachtet werden, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst, sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktion als auch ihres Betriebsverfahrens, wird jedoch gemeinsam mit zusätzlichen Zielen und Vorteilen von dieser am besten aus der folgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele beim Lesen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
1 ist eine perspektivische Ansicht eines handgehaltenen Instruments, das ein Bild mit einer Gebrauchsdistanz bzw. einem Arbeitsabstand davon projiziert;
2 ist eine vergrößerte, perspektivische Überkopfansicht einer Bildprojektionsanordnung gemäß dieser Erfindung zur Installation in dem Instrument der 1;
3 ist eine Draufsicht der Anordnung der 2;
4 ist eine perspektivische Vorderansicht eines Trägheitsantriebs zur Verwendung in der Anordnung der 2;
5 ist eine perspektivische Rückansicht des Trägheitsantriebs der 4;
6 ist eine perspektivische Ansicht einer praktischen Implementierung der Anordnung der 2;
7 ist ein Elektroschemablockdiagramm, das den Betrieb der Anordnung der 2 darstellt; und
8 ist eine auseinandergezogene, umgekehrte Ansicht einer stoßfesten Anordnung gemäß dieser Erfindung zur Verwendung in dem System der 6; und
9 ist eine zusammengebaute Ansicht der Anordnung der 8.
Das Bezugszeichen 10 in 1 bezeichnet im Allgemeinen ein handgehaltenes Instrument, beispielsweise einen Personal Digital Assistent bzw. PDA, in dem eine leichtgewichtige, kompakte Bildprojektionsanordnung 20, wie in 2 gezeigt, angeordnet und betriebsbereit ist, um ein zweidimensionales Farbbild bei einer variablen Entfernung von dem Instrument zu projizieren. Beispielhaft ist ein Bild 18 innerhalb eines Arbeitsbereichs von Entfernungen relativ zu dem Instrument 10 gelegen.
Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich das Bild 18 über einen optischen horizontalen Scanwinkel A, der sich entlang der horizontalen Richtung erstreckt, und über einen optischen, vertikalen Scanwinkel B, der sich entlang der vertikalen Richtung des Bilds erstreckt. Wie unten beschrieben, besteht das Bild aus beleuchteten und unbeleuchteten Pixeln auf einem Rastermuster von Scanlinien, über die durch einen Scanner in der Anordnung 20 hinweggstrichen wird.
Die Parallelepiped-Form des Instruments 10 repräsentiert nur einen Formfaktor eines Gehäuses, in dem die Anordnung 20 implementiert werden kann. Das Instrument kann als ein Füller bzw. Stift, ein Mobiltelefon, eine Muschelschale oder eine Armbanduhr geformt sein, wie beispielsweise in U.S. Patentanmeldung Serien-Nr. 10/090,653 , eingereicht am 4. März 2002, und dem gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung zugewiesen, und hierin durch Bezugnahme darauf enthalten, gezeigt.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel misst das System 20 weniger als ungefähr 30 Kubikzentimeter im Volumen. Diese kompakte Miniaturgröße ermöglicht es, dass die Anordnung 20 in den Gehäusen vieler unterschiedlicher Formen, groß oder klein, tragbar oder stationär, einschließlich einigen angebracht wird, die eine On-board-Anzeige 12, eine Tastatur 14 und ein Fenster 16 umfassen, durch welches das Bild projiziert wird.
Bezug nehmend auf die 2 und 3 umfasst die Anordnung 20 einen Halbleiterlaser 22, der bei Erregung einen hellen, roten Laserstrahl mit ungefähr 635–655 Nanometern emittiert, der einen im Querschnitt ovalen Strahlpunkt besitzt. Die Linse 24 ist eine biasphärisch konvexe Linse mit einer positiven Brennweite und ist betriebsbereit, um nahezu die gesamte Energie in dem roten Strahl zu sammeln und um einen beugungsbegrenzten Strahl zu erzeugen. Die Linse 26 ist eine konkave Linse mit einer negativen Brennweite. Wie am besten in 8 gezeigt, werden die Linsen 24, 26 durch entsprechende LinsenTragevorrichtungen getrennt auf einer Tragevorrichtung (aus Klarheitsgründen nicht in 2 dargestellt) innerhalb des Instruments 10 gehalten. Die Linsen 24, 26 formen das Profil des roten Strahls über die Arbeitsentfernung hinweg. Die Linsen 24, 26 formen das rote Strahlprofil über die Gebrauchs- bzw. Arbeitsentfernung.
Ein weiterer Halbleiterlaser 28 ist auf der Tragevorrichtung angebracht und emittiert bei Erregung einen beugungsbegrenzten blauen Laserstrahl mit ungefähr 430– 505 Nanometern. Eine weitere biasphärisch konvexe Linse 30 und eine konkave Linse 32 werden eingesetzt, um das Profil des blauen Strahls in einer zu den Linsen 24, 26 analogen Art und Weise zu formen.
Ein grüner Laserstrahl mit einer Wellenlänge in der Größenordnung von 530 Nanometern wird nicht durch einen Halbleiterlaser erzeugt, sondern stattdessen durch ein grünes Modul 34 mit einer gepumpten YAG-Kristalllaserdiode im Infrarotbereich, deren Ausgabestrahl 1060 Nanometer beträgt. Ein nicht-linearer Fre quenzverdopplungskristall ist in dem Infrarotlaserhohlraum zwischen den beiden Laserspiegeln angeordnet. Da die Infrarotlaserleistung innerhalb des Hohlraums viel größer ist als die außerhalb des Hohlraums gekoppelte Leistung, erzeugt der Frequenzverdoppler effizienter das Doppelfrequenzgrünlicht innerhalb des Hohlraums. Der Ausgabespiegel des Lasers reflektiert die 1060 nm Infrarotstrahlung und ist durchlässig gegenüber dem verdoppelten 530 nm Grünlaserstrahl. Da der korrekte Betrieb des Festkörperlasers und des Frequenzverdopplers eine präzise Temperatursteuerung erfordern, wird eine Halbleitervorrichtung, wie beispielsweise eine thermo-elektrische Kühlvorrichtung 200 verwendet, die sich auf den Peltier-Effekt stützt, um die Temperatur des Grünlasermoduls zu steuern. Die thermoelektrische Kühlvorrichtung 200 kann das Grünlasermodul entweder erwärmen oder abkühlen, und zwar abhängig von der Polarität des angelegten Stroms. Ein Thermistor ist Teil des Grünlasermoduls, um seine Temperatur zu überwachen. Die Ausgabe von dem Thermistor wird in die Steuervorrichtung eingespeist, welche den Steuerstrom an die thermo-elektrische Kühlvorrichtung 200 demgemäß anpasst.
Wie unten beschrieben, werden die Laser im Betrieb mit Frequenzen in der Größenordnung von 100 MHz pulsiert. Die roten und blauen Halbleiterlaser 22, 28 können mit derart hohen Frequenzen pulsiert werden, die gegenwärtig verfügbaren grünen Festkörperlaser können dies jedoch nicht. Als eine Folge davon wird der grüne Laserstrahl, der aus dem grünen Modul 34 austritt, mit einem akustooptischen Modulator 36 pulsiert, der eine akustische, stehende Welle innerhalb eines Kristalls zur Beugung des grünen Strahls erzeugt. Der Modulator 36 erzeugt jedoch einen nicht beugenden Strahl 38 nullter Ordnung und einen pulsierten, gebeugten 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 geführt. Alternativ kann ein elektro-optischer Modulator entweder innerhalb oder außerhalb des Grünlasermoduls verwendet werden, um den grünen Laserstrahl zu pulsieren. Andere mögliche Wege, den grünen Laserstrahl zu modulieren, umfassen die Elektroabsorptionsmodulation oder den Mach-Zender-Interferometer. Die Strahlen 38, 40 werden durch die positiven und negati ven Linsen 44, 46 geführt. Es wird jedoch zugelassen, dass nur der gebeugte grüne Strahl 40, auf den Faltspiegel 48 auftrifft und von diesem reflektiert wird. Der nicht gebeugte Strahl 38 wird durch einen Absorber 50, der vorzugsweise auf dem Spiegel 48 angebracht ist, absorbiert.
Das System umfasst ein Paar von dichroitischen Filtern 52, 54, die angeordnet sind, um die grünen, blauen und roten Strahlen so kollinear wie möglich zu machen, bevor sie eine Scananordnung 60 erreichen. Der Filter 52 ermöglicht es, dass der grüne Strahl 40 durch diesen passiert bzw. hindurchgeht, aber der blaue Strahl 56 von dem blauen Laser 28 durch den Interferenzeffekt reflektiert wird. Der Filter 54 ermöglicht es, dass die grünen und blauen Strahlen 40, 56 durch diesen hindurchgehen, aber der rote Strahl 58 von dem roten Laser 22 durch den Interferenzeffekt reflektiert wird.
Die nahezu kollinearen Strahlen 40, 56, 58 werden zu einem stationären Reflektions- bzw. Abprallspiegel 62 geleitet und von diesem reflektiert. Die Scananordnung 60 umfasst einen ersten Scanspiegel 64, der durch einen Trägheitsantrieb 66 (isoliert in 4–5 gezeigt) mit einer ersten Scanrate oszillierbar ist, um die von dem Aufprallspiegel 62 reflektierten Laserstrahlen über den ersten horizontalen Scanwinkel A hinwegzustreichen, und ein zweiter Scanspiegel 68 ist durch einen elektromagnetischen Antrieb 70 mit einer zweiten Scanrate oszillierbar, um die Laserstrahlen, die von dem ersten Scanspiegel 64 reflektiert werden über den zweiten vertikalen Scanwinkel B hinwegzustreichen. In einer abweichenden Konstruktion können die Scanspiegel 64, 68 durch einen einzelnen Zweiachsenspiegel ersetzt werden.
Der Trägheitsantrieb 66 ist eine Hochgeschwindigkeitskomponente mit geringem elektrischen Stromverbrauch. Details des Trägheitsantriebs können in der U.S. Patentanmeldung Serien-Nr. 10/387,878 , eingereicht am 13. März 2003, und dem gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung zugewiesen und hierin durch Bezugnahme enthalten, gefunden werden. Die Verwendung des Trägheitsantriebs verringert den Stromverbrauch der Scananordnung 60 auf weniger als ein Watt und in dem Fall des Projizieren eines Farbbilds, wie unten beschrieben, auf weniger als zehn Watt.
Der Antrieb 66 umfasst einen beweglichen Rahmen 74 zum Tragen des Scanspiegels 64 mittels eines Gelenks bzw. einer Anlenkung, die ein Paar von kollinearen Anlenkungsteilen 76, 78 umfasst, die sich einlang einer Anlenkungsachse erstrecken und zwischen gegenüberliegenden Bereichen des Scanspiegels 64 und gegenüberliegenden Bereichen des Rahmens verbunden sind. Der Rahmen 74 muss den Scanspiegel 64 nicht umgeben, wie es gezeigt ist.
Der Rahmen, die Anlenkungsteile und der Scanspiegel werden aus einem einstückigen, im Allgemeinen planaren Siliciumsubstrat gebildet, welches ungefähr 150μ dick ist. Das Silicium wird geätzt, um omegaförmige Schlitze zu bilden, die obere parallele Schlitzbereiche, untere parallele Schlitzbereiche und U-förmige, mittlere Schlitzbereiche besitzen. Der Scanspiegel 64 besitzt vorzugsweise eine ovale Form und kann sich frei in den Schlitzbereichen bewegen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel belaufen sich die Abmessungen entlang der Achsen des ovalförmigen Scanspiegels auf 749μ × 1600μ. Jeder Anlenkungsteil misst 27μ in der Breite und 1130μ in der Länge. Der Rahmen besitzt eine rechteckige Form und misst 3100μ in der Breite und 4600μ in der Länge.
Der Trägheitsantrieb ist auf einer im Allgemeinen planaren gedruckten Leiterplatte 80 angebracht und ist betriebsbereit, um direkt den Rahmen zu bewegen und durch Trägheit indirekt den Scanspiegel 64 um die Anlenkungsachse zu oszillieren. Ein Ausführungsbeispiel des Trägheitsantriebs umfasst ein Paar von piezoelektrischen Umformern bzw. Wandlern 82, 84, die sich senkrecht auf der Platte 80 und in Kontakt mit beabstandeten Teilen des Rahmens 74 an beiden Seiten des Anlenkungsteils 76 erstrecken. Ein Klebstoff kann verwendet werden, um einen dauerhaften Kontakt zwischen einem Ende jedes Wandlers und jedem Rahmenteil sicherzustellen. Das gegenüberliegende Ende jedes Wandlers ragt aus der Rückseite der Platte 80 hervor und ist elektrisch durch Drähte 86, 88 mit einer periodisch alternierenden Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden.
Im Gebrauch legt das periodische Signal eine periodische Antriebsspannung an jeden Wandler und veranlasst den jeweiligen Wandler, sich abwechselnd in der Länge auszudehnen und zusammenzuziehen. Wenn sich der Wandler 82 ausdehnt, zieht sich der Wandler 84 zusammen und umgekehrt, wodurch die beabstandeten Rahmenteile simultan geschoben und gezogen werden und bewirkt wird, dass sich der Rahmen um die Anlenkungsachse verdreht. Die Antriebsspannung besitzt eine Frequenz, die der mechanischen Resonanzfrequenz des Scanspiegels entspricht. Der Scanspiegel wird von seiner anfänglichen Ruheposition bewegt, bis er ebenfalls um die Anlenkungsachse mit der Resonanzfrequenz oszilliert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Rahmen und der Scanspiegel ungefähr 150μ dick und der Scanspiegel besitzt einen hohen Q-Faktor. Eine Bewegung in der Größenordnung von 1μ durch jeden Wandler kann die Oszillation des Scanspiegels mit Scanraten mit mehr als 20 kHz bewirken.
Ein weiteres Paar von piezoelektrischen Wandlern 90, 92 erstreckt sich senkrecht zu der Platte 80 und in dauerhaften Kontakt mit beabstandeten Teilen des Rahmens 74 an beiden Seiten des Anlenkungsteils 78. Die Wandler 90, 92 dienen als Rückkopplungsvorrichtungen, um die Oszillationsbewegung des Rahmens zu überwachen und um elektrische Rückkopplungssignale zu erzeugen und entlang der Drähte 94, 96 zu einer Rückkopplungssteuerschaltung (nicht gezeigt) zu leiten.
Alternativ können anstelle der Verwendung piezoelektrischer Wandler 90, 92 zur Rückkopplung, eine magnetische Rückkopplung verwendet werden, wo ein Magnet auf der Rückseite des Hochgeschwindigkeitsspiegels angebracht ist und eine externe Spule verwendet wird, um die sich verändernden Magnetfelder, die durch den oszillierenden Magneten erzeugt werden, aufzunehmen.
Obwohl Licht von der Außenoberfläche des Scanspiegels reflektiert werden kann, ist es wünschenswert die Oberfläche des Spiegels 64 mit einer spiegelnden Beschichtung, die aus Gold, Silber, Aluminium oder einer speziell ausgelegten, hochreflektiven, dielektrischen Beschichtung besteht, zu beschichten.
Der elektromagnetische Antrieb 70 umfasst einen Permanentmagnet, der gemeinsam auf und hinter dem zweiten Scanspiegel 68 angebracht ist, und eine elektromagnetische Spule 72, die betriebsbereit ist, um ein periodisches Magnetfeld ansprechend auf den Empfang eines periodischen Antriebssignals zu erzeugen. Die Spule 72 ist benachbart zu dem Magnet, so dass das periodische Feld magnetisch mit dem permanenten Feld des Magneten interagiert und bewirkt, dass der Magnet und in der Folge der zweite Scanspiegel 68 oszillieren.
Der Trägheitsantrieb 66 oszilliert den Scanspiegel 64 mit einer hohen Geschwindigkeit mit einer Scanrate, die vorzugsweise größer als 5 kHz ist und noch bevorzugter in der Größenordnung von 18 kHz oder mehr liegt. Diese hohe Scanrate liegt bei einer unhörbaren Frequenz, wodurch Geräusche und Vibration minimiert werden. Der elektromagnetische Antrieb 70 oszilliert den Scanspiegel 68 mit einer langsameren Scanrate in der Größenordnung von 40 Hz, was ausreichend schnell ist, um es zu ermöglichen, dass das Bild auf einer menschlichen Augennetzhaut ohne übermäßiges Flimmern bleibt.
Der schnellere Spiegel 64 streicht über eine horizontale Scanlinie hinweg, und der langsamere Spiegel 68 streicht über die horizontale Scanlinie vertikal hinweg, wodurch ein Rastermuster erzeugt wird, welches ein Netz oder eine Sequenz annä hernd paralleler Scanlinien ist, aus denen das Bild konstruiert wird. Jede Scanlinie besitzt eine Anzahl von Pixeln. Die Bildauflösung besitzt vorzugsweise die XGA-Qualität von 1024 × 768 Pixeln. Über einen begrenzten Arbeitsbereich können wir einen hochauflösenden Fernsehstandard, bezeichnet als 720p, von 1270 × 720 Pixeln anzeigen. In einigen Anwendungen ist eine einhalbfache VGA-Qualität von 320 × 480 Pixeln oder eine einviertelfache VGA-Qualität von 320 × 240 Pixeln ausreichend. Minimal ist eine Auflösung von 160 × 160 Pixeln erwünscht.
Die Rollen der Spiegel 64, 68 könnten umgekehrt werden, so dass der Spiegel 68 schneller und der Spiegel 64 langsamer ist. Der Spiegel 64 könnte ebenfalls ausgelegt sein, um die über die vertikale Scanlinie hinwegzustreichen, in welchem Fall der Spiegel 68 über die horizontale Scanlinie hinwegstreichen würde. Der Trägheitsantrieb kann ebenfalls verwendet werden, um den Spiegel 68 anzutrei ben. In der Tat könnte jeder der beiden Spiegel durch einen elektromechanischen, elektrischen, mechanischen, elektrostatischen, magnetischen oder elektromagnetischen Antrieb angetrieben werden.
Der langsame Spiegel wird in einem Hinweigstreichmodus mit konstanter Geschwindigkeit betrieben, in welcher Zeit das Bild angezeigt wird. Während der Rückkehr des Spiegels wird der Spiegel zurück in die Ausgangsposition mit seiner natürlichen Frequenz, die signifikant höher ist, geschwenkt. Während der Rückkehrstrecke des Spiegels können die Laser abgeschaltet werden, um den Stromverbrauch der Vorrichtung zu verringern.
6 ist eine praktische Implementierung der Anordnung 20 in der gleichen Perspektive wie der der 2. Die zuvor erwähnten Komponenten werden auf einer Tragevorrichtung angebracht, die eine obere Abdeckung 100 und eine Trageplatte 102 umfasst. Haltevorrichtungen 104, 106, 108, 110, 112 halten jeweils die Faltspiegel 42, 48, die Filter 52, 54 und den Abprallspiegel 62 in gegenseitiger Ausrichtung. Jede Haltevorrichtung besitzt eine Vielzahl von Positionierungsschlitzen zur Aufnahme von Positionierungsstangen, die stationär auf der Tragevorrichtung angebracht sind. Auf diese Weise sind die Spiegel und Filter in korrekter Weise positioniert. Wie gezeigt, gibt es drei Elemente bzw. Stangen, wodurch zwei Winkelanpassungen und eine seitliche bzw. laterale Anpassung ermöglicht werden. Jede Haltevorrichtung kann in ihrer Endposition verklebt werden.
Das Bild wird durch selektive Beleuchtung der Pixel in einer oder mehreren der Scanlinien konstruiert. Wie unten in größerem Detail mit Bezugnahme auf 7 beschrieben, bewirkt eine Steuervorrichtung 114, dass ausgewählte Pixel in dem Rastermuster beleuchtet werden, und durch die drei Laserstrahlen sichtbar gemacht werden. Beispielsweise leiten rote, blaue und grüne Leistungssteuervorrichtungen 116, 118, 120 jeweils elektrische Ströme zu den roten, blauen und grünen Lasern 22, 28, 34, um letztere zu erregen, um die jeweiligen Lichtstrahlen bei jedem ausgewählten Pixel zu emittieren und leiten keine elektrischen Ströme zu den roten, blauen und grünen Lasern, um letztere zu enterregen, um die anderen, nicht ausgewählten Pixel nicht zu beleuchten. Das entstehende Muster von be leuchteten und nicht beleuchteten Pixeln weist das Bild auf, welches jegliche Anzeige einer menschen- oder maschinenlesbaren Information oder Graphik sein kann.
Bezug nehmend auf 1 ist das Rastermuster in einer vergrößerten Ansicht gezeigt. Beginnend bei einem Endpunkt werden die Laserstrahlen durch den Trägheitsantrieb entlang der horizontalen Richtung mit der horizontalen Scanrate zu einem gegenüberliegenden Endpunkt hinweggestrichen, um eine Scanlinie zu bilden. Daraufhin werden die Laserstrahlen durch den elektromagnetischen Antrieb 70 entlang der vertikalen Richtung mit der vertikalen Scanrate zu einem anderen Endpunkt hinweggestrichen, um eine zweite Scanlinie zu bilden. Die Bildung aufeinander folgender Scanlinien schreitet in der gleichen Art und Weise voran.
Das Bild wird in dem Rastermuster durch Erregen oder An- und Aus-Pulsieren des Lasers zu ausgewählten Zeiten unter Steuerung des Mikroprozessors 114 oder der Steuerschaltung durch Betrieb der Stromsteuervorrichtungen 116, 118, 120 erzeugt. Die Laser erzeugen sichtbares Licht und werden nur angeschaltet, wenn ein Pixel in dem erwünschten Bild gesehen werden soll. Die Farbe jedes Pixels wird durch eine oder mehrere der Farben der Strahlen bestimmt. Jegliche Farbe im Spektrum des sichtbaren Lichts kann durch selektive Überlagerung von einem oder mehreren der roten, blauen und grünen Laser gebildet werden. Das Rastermuster ist ein Netz, das aus mehreren Pixeln auf einer Linie und mehreren Linien besteht. Das Bild ist eine Bitmap ausgewählter Pixel. Jeder Buchstabe oder jede Zahl, jegliche graphische Darstellung oder Logo, und sogar maschinenlesbare Strichcodesymbole können als ein Bitmap-Bild ausgebildet werden.
Wie in 7 gezeigt, wird ein eingehendes Videosignal mit vertikalen und horizontalen Synchronisationsdaten, ebenso wie Pixel- und Clock- bzw. Taktdaten, zu den roten, blauen und grünen Puffern 122, 124, 126 unter der Steuerung des Mikroprozessors 114 gesendet. Die Speicherung eines vollständigen VGA-Rahmens erfordert viele Kilobytes und es wäre wünschenswert, ausreichend Speicher in den Puffern für zwei vollständige Rahmen zu besitzen, um zu ermöglichen, dass ein Rahmen geschrieben wird, während ein weiterer Rahmen bearbeitet und projiziert wird. Die gepufferten Daten werden an einen Formatierer 128 unter der Steuerung eines Geschwindigkeits-Profilers 130 und zu roten, blauen und grünen Nachschlagtabellen (LUTs = Look Up Tables) 132, 134, 136 gesendet, um inhärente, interne Verzerrungen zu korrigieren, die durch das Scannen verursacht werden, ebenso wie geometrische Verzerrungen, die durch den Winkel der Anzeige des projizierten Bilds verursacht werden. Die resultierenden roten, blauen und grünen digitalen Signale werden in rote, blaue und grüne analoge Signale durch Digital-zu-Analog-Wandler (DACs = Digital to Analog Converters) 138, 140, 142 umgewandelt. Die roten und blauen analogen Signale werden den roten und blauen Laserantrieben (LDs = Laser Drivers) 144, 146 zugeführt, die ebenfalls mit den roten und blauen Leistungssteuervorrichtungen 116, 118 verbunden sind. Das grüne analoge Signal wird an einen Akustooptikmodul-(AOM)-Hochfrequenzantrieb (RF = Radio Frequency) 150 und seinerseits dem grünen Laser 34 zugeführt, der ebenfalls mit einem grünen Laserantrieb 148 und mit der grünen Leistungssteuervorrichtung 120 verbunden ist.
Die Rückkopplungssteuerungen sind ebenfalls in 7 gezeigt, einschließlich der roten, blauen und grünen Photodiodenverstärker 152, 154, 156 verbunden mit roten, blauen und grünen Analog-zu-Digital-(A/D) Wandlern 158, 160, 162 und ihrerseits mit dem Mikroprozessor 114. Die Wärme wird durch einen Thermistorverstärker 164, verbunden mit einem A/D-Wandler 166 und seinerseits mit dem Mikroprozessor, überwacht.
Die Scanspiegel 64, 68 werden durch die Antriebsvorrichtungen 168, 170 angetrieben, denen analoge Antriebssignale von den DACs 172, 174 zugeführt werden, die ihrerseits mit dem Mikroprozessor verbunden sind. Die Rückkopplungsverstärker 176, 178 detektieren die Position der Scanspiegel 64, 68 und sind mit den Rückkopplungs-A/Ds 180, 182 und ihrerseits mit dem Mikroprozessor verbunden.
Eine Strom- bzw. Leistungsüberwachungseinheit 184 ist betriebsbereit, um die Leistung zu minimieren, während schnelle Einschaltzeiten ermöglicht werden, vorzugsweise indem der grüne Laser zu allen Zeiten angeschaltet bleibt und durch Halten des Stroms der roten und blauen Laser gerade unterhalb der Laserschwelle.
Eine Lasersicherheitsabschaltschaltung 186 ist betriebsbereit, um die Laser abzuschalten, wenn detektiert wird, dass einer der beiden Scanspiegel 64, 68 sich in einer Fehlposition befindet.
Sich jetzt der 8 zuwendend, wurde die Anordnung der 6 gedreht und umgekehrt bzw. invertiert, um eine bessere Ansicht des Grünlasermoduls 34 und ihrer thermo-elektrischen Kühlvorrichtung 200 vorzusehen. Wie zuvor erwähnt, wird die Abwärme, die durch das Modul 34 erzeugt wird, durch die Kühlvorrichtung 200 gekühlt und die Kühlvorrichtung 200 erzeugt ihrerseits Wärme, die aggressiv entfernt werden muss, um ein Überhitzen der Kühlvorrichtung und des Moduls 34 zu vermeiden. Eine Wärmesenke 202 mit einer planaren Basis 204 und einer Vielzahl von Kühlrippen 206, die von der Basis 204 hervorragen, wird für eine derartige Wärmeabführung eingesetzt. Die Rippen 206 besitzen gemeinsam eine große Wärmesenkenaußenoberfläche für eine effiziente und schnelle Wärmeübertragung. Die Rippen besitzen eine gute Aerodynamik, so dass Luft einfach und schnell durch und um sämtliche Rippen herum strömen kann. Die Wärmesenke besteht vorzugsweise aus Aluminium, welches relativ leicht im Gewicht, vergliche mit anderen Wärmesenkematerialien, wie beispielsweis Kupfer, ist und eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit, z.B. 205 W/mK, besitzt, die vier Mal größer als beispielsweise Stahl ist.
Wie zuvor erwähnt, ist die Kühlvorrichtung 200 eine relativ zerbrechliche Vorrichtung. Ihre Außenoberfläche ist keramisch und einfach zerbrechlich, wenn sie externen Stoßkräften ausgesetzt wird, wie sie beispielsweise oft während des Auftretens eines Sturzes auftreten, wenn das Instrument 10 versehentlich aus der Hand eines Benutzers fallengelassen wird. Wenn die Wärmesenke 202 direkt mechanisch an der Kühlvorrichtung 200 zu Wärmeübertragungszwecken angebracht wäre, würde die relativ große Masse der Wärmesenke die Kühlvorrichtung während des Sturzereignisses wahrscheinlich beschädigen.
Ein Bügel 210 wird gemäß dieser Erfindung verwendet, um die Wärmesenke von der Kühlvorrichtung mechanisch zu isolieren, ohne die Wärmeübertragung einzuschränken. Der Bügel 210 umfasst einen planaren Anbringungsschenkel 212 zum Tragen bzw. Halten der Wärmesenke durch Einschrauben von Befestigern (nicht dargestellt) durch die Anbringungslöcher 214 in die Basis 204. Eine Wärmeleitpaste könnte zwischen den Anbringungsschenkel 212 und die Basis 204 eingeführt werden.
Der Bügel 210 umfasst ebenfalls einen planaren Halte- bzw. Trageschenkel 216 mit einer Vielzahl von langgestreckten Anbringungsschlitzen 218, 220, 222, 224, in die eine entsprechende Vielzahl von mit Gewinde versehenen Befestigern 226, 228, 230 232, die zum Gewindeeingriff in die Löcher 234, 236, 238, 240 aufgenommen werden, die in der Tragevorrichtung 100 gebildet sind. Der Trageschenkel 216 ist vorzugsweise senkrecht zu dem Anbringungsschenkel 212. Der Trageschenkel 216 liegt unterhalb einer unteren Oberfläche der Tragevorrichtung 100, wenn die Befestiger vollständig ihre Löcher eingeschraubt sind (siehe 9), in welchem Fall der Anbringungsschenkel 212 im Allgemeinen parallel zu einer Seitenoberfläche der Tragevorrichtung positioniert ist.
Der Anbringungsschenkel besitzt eine planare Kontaktfläche 242, die in gegenseitiger Parallelität mit einer entsprechenden planaren Fläche auf der Kühlvorrichtung 200 bewegbar ist. Während des Zusammenbaus bevor die Befestiger 226, 228, 230, 232 vollständig in ihre entsprechenden Löcher geschraubt sind, ermöglichen die Schlitze 218, 220, 222, 224 eine derartige Bewegung der Kontaktfläche 242 zu der Kühlvorrichtung 200 hin. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein planares, wärmeleitendes, elastisches, aluminiumgefülltes Haftkissen 244 zwischen der Kontaktfläche 242 und der Kühlvorrichtung 200 positioniert. Das Haftmittel bzw. der Klebstoff ist nur auf der Seite des Kissens vorgesehen, die zu der Kühlvorrichtung weist, um an dieser anzuhaften. Die andere Seite des Kissens besitzt keinen Klebstoff, aber kann bei Bedarf mit einer wärmeleitenden Paste beschichtet werden. Die Bewegung der Kontaktfläche 242 wird fortgesetzt bis die Kontaktfläche fest und gleichmäßig gegen das Kissen drückt, um einen guten thermischen Kontakt zwischen diesen sicherzustellen. Es gibt jedoch keine direkte physische Kopplung, da die Kontaktfläche 242 frei ist, relativ zu dem Kissen zu gleiten, egal ob sie mit der thermischen Paste beschichtet ist oder nicht. Es ist gegenwärtig bevorzugt, 9 mil dickes Band der Marke Chomerics, Modell Nr. T412 für das Kissen 244 zu verwenden. Sobald es vollständig zusammengebaut ist, wie in 9 gezeigt, wird durch die Wärmesenke keine schnelle Verzögerung oder Stoßkräfte, die während eines Stoßereignisses erfahren werden, auf die Kühlvorrichtung 200 und/oder das Lasermodul 34 übertragen, sondern wird auf die Tragevorrichtung 100 über den Bügel 210 übertragen. Die Wärmesenke „schwimmt" im Wesentlichen relativ zu der Kühlvorrichtung, da sich die Kontaktfläche 242 in Gleitkontakt mit dem Kissen 244 befindet. Die stoßfeste Anordnung kann Stoßkräfte in der Größenordnung von 1500g Verzögerung überstehen, ohne dass die Kühlvorrichtung und/oder das Modul beschädigt oder entfernt bzw. verschoben werden.
Da der Bügel typischerweise aus einem wärmeleitenden Material besteht, kann jegliche Wärme in der Tragevorrichtung, beispielsweise von den roten und blauen Lasern 22, 28 oder von den Antrieben 66, 70 entlang des Bügels zu der Wärmesenke übertragen werden. Der Bügel könnte ebenfalls thermisch von der Tragevorrichtung isoliert werden. Um die Kühlvorrichtung 200 nicht zu überlasten, ist das grüne Lasermodul 34 thermisch von der Tragevorrichtung durch thermische Isolatoren 246 isoliert, die vorzugsweise als Beilegscheiben konfiguriert sind. Andere Konfigurationen für den Bügel 210 werden erwogen, beispielsweise müssen die Schenkel 216, 212 nicht senkrecht sein, sondern könnten mit einem spitzen Winkel relativ zueinander ausgerichtet sein.
Obwohl die Erfindung als eine Kühlvorrichtung und ein Grünlasermodul vor Stoßschäden schützend dargestellt wurde, ist die Erfindung auf irgendeine Wärmequelle anwendbar, die eine aggressiven Wärmeübertragung erfordert, um sich einem Überhitzen zu erwehren, und daher eine Wärmesenke relativ großer Masse verglichen mit der zu schützenden Wärmequelle erfordert.
Es wird erkannt werden, dass jedes der oben beschriebenen Elemente, oder zwei oder mehr gemeinsam, ebenfalls eine nützliche Anwendung in anderen Arten von Konstruktionen finden, die sich von den oben beschriebenen Bauarten unterscheiden.
Während die Erfindung in einer stoßfesten Anordnung und einem Verfahren enthalten dargestellt und beschrieben wurde, insbesondere zur Verwendung in einem Farbbildprojektionssystem und einem -verfahren, soll sie nicht auf die gezeigten Details beschränkt sein, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Veränderungen vorgenommen werden können, ohne in irgendeiner Art und Weise von dem Rahmen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ohne weitere Analyse wird das Vorangehende das Wesentliche der vorliegenden Erfindung vollständig offenbaren, so dass andere durch Anwenden des gegenwärtigen Wissens diese für verschiedene Anwendungen in einfacher Weise anzupassen können, ohne Merkmale auszulassen, die vom Standpunkt des Standes der Technik wesentliche Charakteristiken der generischen oder spezifischen Aspekte dieser Erfindung darstellen und daher sollten und ist beabsichtigt, dass derartige Anpassungen innerhalb des Begriffsinhalts und Entsprechungsbereichs der folgenden Ansprüche enthalten sind.
Was als neu beansprucht und durch das Patent geschützt werden soll, ist in den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein leichtgewichtiges, kompaktes Bildprojektionssystem, insbesondere zur Anbringung in einem Gehäuse mit einem lichtdurchlässigen Fenster, das betriebsbereit ist, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel in einem Rastermuster beleuchtet werden, um ein Bild hoher Auflösung mit VGA-Qualität oder höher in Farbe zu erzeugen. Eine schlag- bzw. stoßfeste Anordnung schützt zumindest eine der Systemkomponenten, beispielsweise ein grünes Lasermodul mit seiner assoziierten thermo-elektrischen Kühlvorrichtung vor Stoßschäden während eines Sturzereignisses ohne die Fähigkeit einzubüßen, aggressiv Abwärme abzuführen, die durch derartige Systemkomponenten erzeugt wird.

Claims

Eine schlag- bzw. stoßfeste Anordnung zum Schutz einer Wärmequelle vor Schäden, die Folgendes aufweist: a) eine Tragevorrichtung zum Tragen der Wärmequelle; b) eine Wärmesenke mit einer Masse, die sich in Wärmeübertragungsbeziehung mit der Wärmequelle befindet, um Wärme von dieser zu übertragen; und c) Mittel zur mechanischen Entkopplung der Masse von der Wärmequelle durch Befestigen der Wärmesenke an der Tragevorrichtung an einer Stelle, die von der Wärmequelle entfernt ist, um zu verhindern, dass Stoßkräfte auf die Wärmequelle von der Wärmesenke übertragen werden.
Anordnung gemäß Anspruch 1, sowie thermische Isolatoren zwischen der Wärmequelle und der Tragevorrichtung um die Wärmeübertragung zwischen der Wärmequelle und der Tragevorrichtung zu verhindern.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmequelle ein Lasermodul zur Erzeugung eines Laserstrahls mit gleichzeitiger Erzeugung von Abwärme umfasst, sowie eine thermo-elektrische Kühlvorrichtung zum Kühlen des Lasermoduls mit gleichzeitiger Erzeugung von Wärme.
Anordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Entkopplungsmittel einen Bügel zum Tragen der Wärmesenke umfasst, sowie eine Kontaktfläche, die sich in Wärmeübertragungsbeziehung mit der Wärmequelle befindet.
Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei der Bügel anpassbar an der Tragevorrichtung angebracht ist, um die Kontaktfläche in Gleitkontakt mit der Wärmequelle zu positionieren.
Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei das Entkopplungsmittel ein wärmeleitendes Kissen zwischen der Kontaktfläche und der Wärmequelle umfasst.
Anordnung gemäß Anspruch 6, wobei das Kissen eine Haftoberfläche zum Anhaften an der Wärmequelle besitzt verdichtbar bzw. komprimierbar ist, um die Wärmeübertragungsbeziehung zwischen der Kontaktfläche und der Wärmequelle zu verbessern.
Anordnung gemäß Anspruch 4, wobei die Tragevorrichtung eine Hauptoberfläche besitzt und eine Seitenoberfläche, und wobei der Bügel einen Tragebügel parallel zu und befestigt an der Hauptoberfläche der Tragevorrichtung besitzt, und wobei ein Anbringungsschenkel die Seitenoberfläche der Tragevorrichtung überlagert; und wobei die Wärmesenke auf dem Anbringungsschenkel angebracht ist und eine Vielzahl von Kühlrippen besitzt, die sich weg von der Seitenoberfläche der Tragevorrichtung erstrecken.
Anordnung gemäß Anspruch 8, wobei der Trageschenkel eine Vielzahl von langgestreckten Schlitzen besitzt, in die eine entsprechende Vielzahl von Befestigern anpassbar positioniert ist, um den Anbringungsschenkel des Bügels relativ zu der Seitenoberfläche der Tragevorrichtung anpassbar zu positionieren.
Eine stoßfeste Anordnung zum Schutz eines Bildprojektionssystems vor Schäden, die Folgendes aufweist: a) ein Lasermodul zum Erzeugen eines Laserstrahls mit gleichzeitiger Erzeugung von Abwärme; b) eine Tragevorrichtung zum Tragen des Lasermoduls; c) einen Scanner auf der Tragevorrichtung, um den Laserstrahl als ein Muster von Scanlinien weg von der Tragevorrichtung hinwegzustreichen, wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln besitzt.; d) eine Steuervorrichtung, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, und zwar durch den Laserstrahl, um ein Bild zu erzeugen; e) eine thermo-elektrische Kühlvorrichtung, die auf dem Lasermodul angebracht ist, um das Lasermodul mit gleichzeitiger Erzeugung von Wärme zu kühlen; f) eine Wärmesenke mit einer Masse, die sich in Wärmeübertragungsbeziehung mit der Kühlvorrichtung befindet, um die Wärme von dieser zu übertragen; und g) Mittel zur mechanischen Entkopplung der Masse von der Kühlvorrichtung durch Befestigen der Wärmesenke an der Tragevorrichtung an einer Stelle entfernt von der Kühlvorrichtung und dem Lasermodul, um zu verhindern, dass Stoßkräfte von der Wärmesenke auf die Kühlvorrichtung und das Lasermodul übertragen werden.
Anordnung gemäß Anspruch 10, wobei das Entkopplungsmittel einen Bügel mit einem Anbringungsschenkel umfasst, auf dem die Wärmesenke angebracht ist, sowie einen Trageschenkel, der mit der Tragevorrichtung verbunden ist; und wobei der Anbringungsschenkel eine Kontaktfläche in Wärmeübertragungsbeziehung mit der Kühlvorrichtung besitzt.
Anordnung gemäß Anspruch 11, wobei das Entkopplungsmittel ein wärmeleitendes Kissen zwischen der Kontaktfläche und der Kühlvorrichtung umfasst, und wobei sich die Kontaktfläche in Gleitkontakt mit dem Kissen befindet, und wobei das Kissen an der Kühlvorrichtung anhaftet.
Ein stoßfestes Verfahren zum Schutz einer Wärmequelle vor Schäden, das die folgenden Schritte aufweist: a) Tragen der Wärmequelle auf einer Tragevorrichtung; b) Übertragen von Wärme von der Wärmequelle mit einer Wärmesenke, die eine Masse besitzt; und c) mechanisches Entkoppeln der Masse von der Wärmequelle, um die Wärmesenke an der Tragevorrichtung an einer Stelle zu befestigen, die von der Wärmequelle entfernt ist, um zu verhindern, dass Stoßkräfte von der Wärmesenke auf die Wärmequelle übertragen werden.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der Entkopplungsschritt durch Anbringen der Wärmesenke auf einem Bügel und durch mechanisches Verbinden des Bügels an der Tragevorrichtung ausgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei der Bügel eine Kontaktfläche besitzt, sowie ferner den Schritt des Anpassens der Kontaktfläche in Wärmeübertragungskontakt mit der Wärmequelle.
Verfahren gemäß Anspruch 15, und das ferner den Schritt der Positionierung eines wärmeleitenden Kissens zwischen die Kontaktfläche und die Wärmequelle aufweist.