DE112006001292T5

DE112006001292T5 - Anordnung für und Verfahren zur Verbesserung der Bildqualität, insbesondere für Bildprojektionsanordnungen

Info

Publication number: DE112006001292T5
Application number: DE112006001292T
Authority: DE
Inventors: Chin Tan; Miklos Stern
Original assignee: Symbol Technologies LLC
Current assignee: Microvision Inc
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2008-04-17
Also published as: CN100582862C; WO2006127251A2; WO2006127251A3; US20070201120A1; US7433108B2; US20060262371A1; CN101218531A; US7312911B2; JP2008546001A

Abstract

Eine Bildprojektionsanordnung zum Projizieren eines Bilds, die Folgendes aufweist:
a) einen Scanner zum Hinwegstreichen eines Hauptlaserstrahls entlang zueinander orthogonaler Scanrichtungen, um ein Muster von Scanlinien zu projizieren, von denen jede eine Anzahl von Pixeln besitzt;
b) eine Steuervorrichtung, die betriebsmäßig mit dem Scanner verbunden ist, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Bild zu erzeugen; und
c) eine optische Anordnung zum Erzeugen einer Vielzahl von konstituierenden Laserstrahlen, die jeweilige Ausgabeleistungen und zueinander orthogonale Polarisationen besitzen, und einen Polarisationsstrahlkombinierer zum Kombinieren der konstituierenden Laserstrahlen, um den Hauptlaserstrahl mit einer Ausgabeleistung zu bilden, die größer als jede Ausgabeleistung der konstituierenden Laserstrahlen ist, um die Helligkeit der beleuchteten Pixel zu erhöhen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf das Projizieren eines zweidimensionalen Bildes in Farbe, während ein geringer Leistungsverbrauch, eine hohe Auflösung, eine kompakte Miniaturgröße, ein leiser Betrieb und eine minimale Vibration aufrechterhalten werden und insbesondere auf das Erhöhen der Symmetrie der Pixel, die das Bild aufweist.
Es ist im Allgemeinen bekannt, ein zweidimensionales Bild, das aus Pixeln besteht, 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. Der Laserstrahl trifft als ein Strahlfleck bzw. Strahlpunkt auf einen der Spiegel, beispielsweise einen horizontalen Scanspiegel, um den Strahlpunkt entlang einer horizontalen Scanlinie hinwegzustreichen, die sich entlang einer horizontalen Scanrichtung erstreckt. Die horizontale Scanlinie trifft auf den anderen der Spiegel, d.h. einen vertikalen Scanspiegel, um die Scanlinie entlang der vertikalen Richtung hinwegzustreichen, wodurch das Rastermuster erzeugt wird. Das Anschalten des Strahlpunkts durch Erregen des Lasers, während der Strahlpunkt entlang jeder Scanlinie hinweggestrichen wird, bewirkt dass ausgewählte Pixel in jeder Scanlinie beleuchtet und sichtbar gemacht werden, während das Abschalten des Strahlpunkts durch Enterregen des Lasers bewirkt, dass die restlichen Pixel nicht beleuchtet werden. Die beleuchteten und unbeleuchteten Pixel weisen das Bild auf, das projiziert wird.
Obwohl im Allgemeinen für die vorgesehenen Zwecke zufriedenstellend, projizieren 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 darüber hinaus sind die Pixel asymmetrisch, wodurch das Bild verschlechtert wird, insbesondere wenn das Bild in Farbe aus roten, blauen und grünen Laserstrahlen wiedergegeben wird, die von einzelnen roten, blauen und gründen Lasern emittiert werden. Die maximale Hel ligkeit jeder Farbe in einem beleuchteten Pixel ist durch die maximale Ausgabeleistung des entsprechenden Farblasers begrenzt. Der Kontrast jedes beleuchteten Pixels wird durch die Umgebungslichtpegel beeinflusst. Polarisierte Bildschirme werden manchmal eingesetzt, um den Effekt des starken Umgebungslichts zu verringern, aber diese Option ist nicht für laserbasierte Projektionsanordnungen verfügbar gewesen, wo die Laser Laserstrahlen unterschiedlicher Polarisationen emittieren.
Demgemäß ist es ein allgemeines Ziel dieser Erfindung, eine Bildprojektionsanordnung vorzusehen, die ein scharfes und klares, zweidimensionales Farbbild mit verbesserter Bildqualität projiziert.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, die Helligkeit des Farbbilds zu erhöhen, das durch derartige Anordnungen projiziert wird.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, den Effekt des Umgebungslichts auf das projizierte Bild zu verringern, wenn nicht zu beseitigen.
Ein zusätzliches Ziel ist es, eine miniaturisierte, kompakte, leichtgewichtige und tragbare Farbbildprojektionsanordnung vorzusehen, die in vielen Instrumenten unterschiedlicher Formfaktoren nützlich ist.
In Übereinstimmung mit diesen Zielen und anderen, die im Folgenden offensichtlich werden, besteht ein Merkmal dieser Erfindung kurz gesagt in einer Bildprojektionsanordnung zum Projizieren eines zweidimensionalen Farbbilds. Die Anordnung umfasst einen Scanner zum Hinwegstreichen eines Hauptlaserstrahls entlang zueinander orthogonaler Scanrichtungen, um ein Muster von Scanlinien im Raum zu projizieren, wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln besitzt; und eine Steuervorrichtung, die betriebsmäßig mit dem Scanner verbunden ist, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel durch den Hauptstrahl beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Farbbild zu erzeugen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Scanner ein Paar von oszillierbaren Scanspiegeln, um den Hauptstrahl entlang im Allgemeinen senkrecht zueinander verlaufender Richtungen mit unterschiedlichen Scanraten und mit unterschiedlichen Scanwinkeln hinwegzustreichen. Zumindest eine der Scanraten übersteigt 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 Anordnung 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 dieser Erfindung ist eine optische Anordnung zur Erhöhung der Helligkeit der beleuchteten Pixel vorgesehen. Die optische Anordnung ist betriebsbereit, um eine Vielzahl konstituierender Laserstrahlen zu erzeugen, die entsprechende Ausgabeleistungen und zueinander orthogonale Polarisationen besitzen, sowie ein Polarisationsstrahlkombinierer zum Kombinieren der konstituierenden Strahlen, um den Hauptstrahl mit einer Ausgabeleistung zu bilden, die größer als die Ausgabeleistung der konstituierenden Strahlen ist. Die konstituierenden Laserstrahlen werden von einer entsprechenden Vielzahl von Lasern emittiert. Die Polarisation von irgendeinem konstituierenden Laserstrahl kann durch physisches Drehen eines Gehäuses des Lasers verändert werden. Alternativ kann eine Halbwellenplatte (half-wave plate) in dem optischen Pfad des konstituierenden Strahls angeordnet werden, dessen Polarisation verändert werden soll.
In dem Fall eines Farbbilds ist die zuvor erwähnte optische Anordnung für jeden Farblaser, d.h. die roten, blauen und grünen Laser, vorgesehen. Die Helligkeit jedes Farbbestandteils eines beleuchteten Pixels ist nicht mehr durch die maximale Ausgabeleistung eines einzelnen Farblasers begrenzt, sondern ist stattdessen eine Funktion davon, wie viele zusätzliche Laser dieser Farbe eingesetzt werden.
In weiterer Übereinstimmung mit dieser Erfindung wird der Kontrast der beleuchteten Pixel auf einem Anzeigebildschirm durch Verringern des Effekts von starkem Umgebungslichts, wie beispielweise Sonnenlicht, verbessert, was dazu tendiert, das Bild zu verblassen. Ein polarisierter Bildschirm wird typischerweise eingesetzt, um derartige Umgebungslichteffekte zu verringern. Ein polarisierter Bildschirm kann jedoch nicht verwendet werden, wo das projizierte Licht durch einen Laserstrahl zueinander orthogonaler Polarisationen hinweggestrichen wird.
Um den polarisierten Bildschirm auszunutzen, schlägt diese Erfindung folglich die Verwendung von zumindest einer Halbwellenplatte vor, die in dem optischen Pfad von zumindest einem der Strahlen, beispielsweise dem grünen Strahl, angeordnet wird, um sicherzustellen, dass die Polarisationen der roten, blauen und grünen Strahlen alle zusammenpassen.
Mit der Erhöhung der Helligkeit und mit der Verbesserung des Kontrasts wird die Qualität des Bilds verbessert.
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 diagrammatische Ansicht einer optischen Anordnung zur Verbesserung der Helligkeit eines projizierten Bilds gemäß einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung;
9 ist eine diagrammatische Ansicht einer optischen Anordnung zur Verbesserung der Helligkeit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung; und
10 ist eine Ansicht analog zu 3, die ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung zur Verbesserung des Bildkontrasts zeigt.
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.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel misst die Anordnung 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 kantenemittierenden roten 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 die betriebsbereit ist, 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. Die Linsen 24, 26 werden durch nicht dargestellte, entsprechende Linsenhaltevorrichtungen 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 sind drehsymmetrisch.
Ein weiterer kantenemittierender, blauer Halbleiterlaser 28 ist auf der Tragevorrichtung angebracht und emittiert bei Erregung einen beugungsbegrenzten blauen Laserstrahl mit ungefähr 475–505 Nanometern, der im Querschnitt einen ovalen Strahlpunkt besitzt. Eine weitere biasphärisch konvexe Linse 30 und eine konkave Linse 32 werden eingesetzt, um das Profil des blauen Strahls in einer zu den Lin sen 24, 26 analogen Art und Weise zu formen. Die Linsen 30, 32 sind ebenfalls vorzugsweise drehsymmetrisch.
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 Frequenzverdopplungskristall 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 verwendet, die sich auf den Peltier-Effekt stützt, um die Temperatur des Grünlasermoduls zu steuern. Die thermo-elektrische Kühlvorrichtung kann die Vorrichtung 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 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. Der Strahl 40 besitzt einen im Querschnitt im Allgemeinen kreisförmigen Strahlpunkt. Die Strahlen 38, 40 divergieren voneinan der 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 negativen 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. Die Linsen 44, 46 verändern, wie unten beschrieben, die anfänglich kreisförmige Form des Strahlpunkts, der auf den Spiegel 42 auftrifft, zu einer ovalen Form. Nach der Reflektion von dem Spiegel 48 besitzt der gebeugte grüne Strahl 40 im Querschnitt einen ovalen Strahlpunkt.
Die Anordnung 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 Elemente 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 annähernd 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 anzutreiben. 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 Win kelanpassungen 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 beleuchteten 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 Thermistor verstärker 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.
Wie zuvor erwähnt, wird jedes beleuchtete Pixel durch einen oder mehrere der roten, blauen und grünen Laserstrahlen beleuchtet. Die Helligkeit jedes beleuchteten Pixels ist eine Funktion der Ausgabeleistung von einem oder mehreren der roten, blauen und grünen Laser und folglich ist die maximale Helligkeit irgendeiner individuellen Farbkomponente eines entsprechenden beleuchteten Pixels durch die maximale Ausgabeleistung des entsprechenden Farblasers begrenzt. Beispielsweise ist die maximale Helligkeit einer Rotkomponente eines beleuchteten Pixels durch die maximale Ausgabeleistung des roten Lasers 22 begrenzt.
Um eine hellere Farbkomponente zu erhalten und folglich ein helleres Licht, besteht ein Merkmal dieser Erfindung darin, zusätzliche Laser für eine oder mehrere der Farben einzusetzen. Wie in 8 für den repräsentativen roten Laser 22 gezeigt, ist ein weiterer roter Laser 200 auf der Tragevorrichtung angebracht. Jeder rote Laser 22, 200 emittiert einen linear polarisierten, roten Bestandteils- bzw. konstituierenden Strahl 202, 204. Die lineare Polarisation jedes Lasers ist in Bezug auf das Gehäuse des entsprechenden Lasers fixiert. D.h. das Drehen des Lasergehäuses um 90° verändert die Polarisation von vertikal zu horizontal und umgekehrt.
Wie in 8 durch den doppelspitzigen Pfeil 206 gezeigt, ist die Polarisation des konstituierenden Strahls 202 des roten Lasers 22 parallel, d.h. vertikal entlang der langen Strahlpunktausdehnung des ovalen Strahlpunkts 208 des roten Lasers 22 langgestreckt. Wie durch die Kreise 210 in 8 gezeigt, ist die Polarisation des konstituierenden Strahls 204 des roten Lasers 200 senkrecht, d.h. horizontal senkrecht zu der parallelen Polarisation, die durch die Pfeile 206 angezeigt ist. Der Querschnitt des ovalen Strahlpunkts entlang der horizontalen Richtung ist durch das Bezugszeichen 212 angezeigt.
Ein Polarisationsstrahlkombinierer 214 ist in den Pfaden von beiden orthogonal polarisierten konstituierenden Strahlen 202, 204 angeordnet. Der Kombinierer 214 überträgt dadurch den Strahl 202, der eine Parallelpolarisation 206 parallel zu dem vertikal polarisierten Kombinierer besitzt, und reflektiert den Strahl 204, der eine Senkrechtpolarisation senkrecht zu dem vertikal polarisierten Kombinierer besitzt. Beide konstituierenden Strahlen 202, 204 werden durch den Kombinierer 214 kombiniert, um den Hauptstrahl 58 zu bilden und in der Tat ist die Ausgabeleistung des Hauptstrahls 58 größer als die Ausgabeleistung von jedem der beiden Laser 22 oder Laser 200 und wird in der Tat verdoppelt, mit Ausnahme von optischen Verlusten. Strahlformungsoptiken 218, die im Wesentlichen die optischen Linsen 24, 26 (siehe 2) konstituieren, modifizieren optisch den Hauptstrahl 58 und formen diesen. Der Hauptstrahl 58 wird, wie oben beschrieben, an den Scanner und dann auf einen Anzeigebildschirm 216 übertragen, auf den das Bild 18 projiziert wird.
Um zueinander orthogonal polarisierte konstituierende Strahlen 202, 204 zu erreichen, die auf den Kombinierer 214 treffen, wird einer der beiden roten Laser 22, 200 vorzugsweise physisch um 90° relativ zu der Halterung gedreht. Die Anordnung der 8 ist ebenfalls auf die Erhöhung der Ausgabeleistung des blauen Hauptstrahls 56 und des grünen Hauptstrahls 40 anwendbar. Im Wesentlichen wird für jede Farbe ein zusätzlicher Laser der gleichen Farbe zu der Anordnung hinzugefügt und sein Ausgabestrahl wird mit dem des ursprünglichen Farblasers kombiniert.
9 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, welches gegenüber dem der 8 bevorzugt ist. Wie zuvor werden die konstituierenden Strahlen der roten Laser 22, 200 in dem Kombinierer 214 kombiniert, um den roten Hauptstrahl 58 zur Übertragung zu dem Scanner und zur Projektion auf den Anzeigebildschirm 216 zu bilden. Die folgenden Unterschiede bestehen jedoch. Zunächst ist anstelle einer einzelnen Strahlformungsoptikanordnung 218 in dem Pfad des Hauptstrahls 58 (siehe 8), jetzt eine Strahlformungsoptikanordnung 220 in dem Pfad eines jeden konstituierenden roten Strahls angeordnet. Die Anordnung 220 weist die zuvor erwähnten Linsen 24, 26 auf, die aber in der Größe kleiner als die Optikanordnung 218 der 8 sind, primär da jede Optikanordnung 220 physisch dichter an ihrem Laser ist.
Als zweites sind, anstatt das eine oder das andere der Lasergehäuse zu drehen, um seine Polarisationsrichtung zu verändern, in 9 beide Laser auf der Haltevorrichtung in der gleichen Art und Weise angebracht und ausgerichtet. D.h. der konstituierende Strahl 204 des roten Lasers 200 besitzt eine Polarisation, wie durch die doppelspitzigen Pfeile 222 angezeigt, die parallel zur längeren Ausdehnung des ovalen Strahlpunkts 224 ist, genauso wie die Pfeile 206 parallel zu der längeren Ausdehnung des ovalen Strahlpunkts 208 sind. Die Polarisation des konstituierenden Strahls 204 wird senkrecht zu der des konstituierenden Strahls 202 durch Einführen einer Halbwellenplatte 226 in den Pfad des konstituierenden Strahls 204 vor dem Erreichen des Kombinierers ausgerichtet. Die Halbwellenplatte 226 ist anisotrop, d.h. sie besitzt zwei Achsen unterschiedlicher Brechungsindizes. Durch Ausrichten der Halbwellenplatte mit ihrer Achse mit 45° zu einem einfallenden, polarisierten, konstituierenden Strahl, dreht die Platte die Polarisation um 90°.
Wie zuvor ist das Ausführungsbeispiel der 9 in gleicher Weise auf die blauen und die grünen Laser anwendbar, wiederum um die Helligkeit dieser unterschiedlich farbigen Bestandteile der beleuchteten Pixel zu erhöhen.
Der Kontrast des Bildes 18 auf dem Anzeigebildschirm 216 wird durch das Umgebungslicht beeinflusst. Je stärker das Umgebungslicht, desto geringer wird der Kontrast des angezeigten Bilds. Es ist bekannt, polarisierte Bildschirme herzustellen, um den Effekt des Umgebungslichts zu verringern. In den Ausführungsbeispielen der 8–9 besitzt der Hauptstrahl 48, der über den Anzeigebildschirm 216 hinweg gescannt wird, jedoch zueinander orthogonale, polarisierte Komponenten und kann folglich keinen Vorteil aus einem polarisierten Bildschirm ziehen.
Um Vorteil aus einem polarisierten Bildschirm zu ziehen, ist es erwünscht, dass jeder der roten, blauen und grünen Strahlen die gleiche Polarisation besitzt, wenn der zusammengesetzte Hauptstrahl über den polarisierten Bildschirm hinweg gescannt wird. Wie in 10 gezeigt, die analog zur 3 ist, sind die roten und blauen Laser 22, 28 Halbleiterlaser und besitzen die gleichen polarisierten, konstituierenden Strahlen 58, 56, wie schematisch durch die zweispitzigen Pfeile 228 dargestellt. Der grüne Laser 34 ist jedoch ein Festkörperlaser mit verdoppelter Frequenz, dessen Polarisationsrichtung, wie schematisch durch die Kreise 230 dargestellt, senkrecht zu der der roten und blauen, konstituierenden Strahlen 58, 56 ist.
Folglich wird gemäß einem weiteren Merkmal dieser Erfindung eine Halbwellenplatte 232, analog zur Platte 226, in den Pfad des konstituierenden grünen Laserstrahls, vorzugsweise des gebeugten Strahls 40, eingeführt, um die Polarisation zu drehen, wie schematisch durch die zweispitzigen Pfeile 234 dargestellt, bis diese mit den roten und blauen Strahlen 58, 56 übereinstimmen. Wenn alle drei roten, blauen und grünen Strahlen die gleiche Polarisation besitzen, kann der Bildschirm 216 polarisiert werden, um dadurch den Effekt des Umgebungslichts zu verringern.
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 können, die von den oben beschriebenen Arten abweichen.
Während die Erfindung als in einer Anordnung für und in einem Verfahren zum Verbessern der Bildqualität, insbesondere für Bildprojektionsanordnungen, enthalten dargestellt und beschrieben wurde, soll sie nicht auf die gezeigten Details beschränkt sein, da verschiedene Modifikationen und strukturelle Veränderungen vorgenommen werden können, ohne 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 Bildprojektionsmodul, 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 der VGA-Qualität in Farbe zu erzeugen. Die Helligkeit der beleuchteten Pixel wird verbessert, und zwar durch Kombinieren konstituierender Laserstrahlen der gleichen Wellenlänge. Der Kontrast der beleuchteten Pixel wird durch Hinwegstreichen eines zusammengesetzten Laserstrahls über einen polarisierten Bildschirm und durch Angleichen der Polarisationen sämtlicher konstituierender Laserstrahlen des zusammengesetzten Strahls, verbessert.

Claims

Eine Bildprojektionsanordnung zum Projizieren eines Bilds, die Folgendes aufweist: a) einen Scanner zum Hinwegstreichen eines Hauptlaserstrahls entlang zueinander orthogonaler Scanrichtungen, um ein Muster von Scanlinien zu projizieren, von denen jede eine Anzahl von Pixeln besitzt; b) eine Steuervorrichtung, die betriebsmäßig mit dem Scanner verbunden ist, um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Bild zu erzeugen; und c) eine optische Anordnung zum Erzeugen einer Vielzahl von konstituierenden Laserstrahlen, die jeweilige Ausgabeleistungen und zueinander orthogonale Polarisationen besitzen, und einen Polarisationsstrahlkombinierer zum Kombinieren der konstituierenden Laserstrahlen, um den Hauptlaserstrahl mit einer Ausgabeleistung zu bilden, die größer als jede Ausgabeleistung der konstituierenden Laserstrahlen ist, um die Helligkeit der beleuchteten Pixel zu erhöhen.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 1, sowie eine Haltevorrichtung auf der die optische Anordnung angebracht ist, wobei die optische Anordnung ein Paar von Lasern zum Emittieren eines Paars von konstituierenden Laserstrahlen mit einer gleichen Wellenlänge aufweist; und wobei der Kombinierer betriebsbereit ist, um dadurch einen der konstituierenden Laserstrahlen entlang eines optischen Pfades zu übertragen, und um von davon die anderen der konstituierenden Laserstrahlen entlang des gleichen optischen Pfades zu reflektieren.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei zumindest einer der Laser auf der Haltevorrichtung zur Drehung bis die Polarisation des konstituierenden Laserstrahls von zumindest einem Laser senkrecht zu der Polarisation des konstituierenden Laserstrahls des anderen Lasers angebracht ist.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die optische Anordnung eine Halbwellenplatte zum Verändern der Polarisation von einem der konstituierenden Laserstrahlen aufweist, so dass sie senkrecht zu der Polarisation des anderen der konstituierenden Laserstrahlen ist.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die optische Anordnung Strahlformungsoptiken zum optischen Modifizieren des Hauptlaserstrahls aufweist.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die optische Anordnung Strahlformungsoptiken zum optischen Modifizieren von jedem der konstituierenden Laserstrahlen aufweist.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die konstituierenden Laserstrahlen des Paars von Lasern eine rote Farbe besitzt; und wobei die optische Anordnung ein weiteres Paar von Lasern zum Emittieren eines weiteren Paars von konstituierenden Laserstrahlen mit der gleichen Wellenlänge aufweist und die eine blaue Farbe haben, und einen weiteren Kombinierer zum Kombinieren der blauen konstituierenden Laserstrahlen; und wobei die optische Anordnung noch ein weiteres Paar von Lasern zum Emittieren von noch einem weiteren Paar von konstituierenden Laserstrahlen mit einer gleichen Wellenlänge aufweist, und die eine grüne Farbe haben, sowie noch einen weiteren Kombinierer zum Kombinieren der grünen konstituierenden Laserstrahlen.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Scanner einen ersten oszillierbaren Scanspiegel zum Hinwegstreichen des Hauptlaserstrahls entlang einer der Scanrichtungen mit einer ersten Scanrate und über einen ersten Scanwinkel, sowie einen zweiten oszillierbaren Scanspiegel zum Hinwegstreichen des Hauptlaserstrahls entlang einer querverlaufenden Scanrichtung, die im Wesentlichen senkrecht zu der einen Scanrichtung ist, umfasst, und zwar mit einer zweiten Scanrate, die sich von der ers ten Scanrate unterscheidet, und mit einem zweiten Scanwinkel, der sich von dem ersten Scanwinkel unterscheidet.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 8, wobei zumindest einer der Scanspiegel mit seiner mechanischen Resonanzfrequenz oszilliert wird, um den Leistungsverbrauch zu minimieren.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung Mittel zum Erregen des Lasers, um die ausgewählten Pixel zu beleuchten, und zum Enterregen des Lasers um Pixel nicht zu beleuchten, die sich von den ausgewählten Pixeln unterscheiden, aufweist.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 7, wobei die optische Anordnung optische Elemente zum Ausrichten der Paare von roten, blauen und grünen konstituierenden Laserstrahlen umfasst, um den Hauptlaserstrahl zu bilden, wobei die Polarisationen der roten, blauen und grünen konstituierenden Laserstrahlen in dem Hauptlaserstrahl die gleichen sind; sowie einen polarisierten Bildschirm über den der Hauptlaserstrahl hinweggestrichen wird, um den Kontrast der beleuchteten Pixel zu verbessern.
Bildprojektionsanordnung gemäß Anspruch 11, wobei eines der optischen Elemente eine Halbwellenplatte zur Veränderung der Polarisation des Paars von grünen konstituierenden Laserstrahlen ist, um die Polarisationen der Paare von roten und blauen konstituierenden Laserstrahlen abzustimmen.
Ein Verfahren zum Projizieren eines Bilds, das die folgenden Schritte aufweist: a) Hinwegstreichen eines Hauptlaserstrahls entlang zueinander orthogonaler Scanrichtungen, um ein Muster von Scanlinien zu projizieren, von denen jede eine Anzahl von Pixeln besitzt; b) Bewirken, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Bild zu erzeugen; c) Erzeugen einer Vielzahl von konstituierenden Laserstrahlen mit entsprechenden Ausgabeleistungen und zueinander orthogonalen Polarisationen; und d) Kombinieren der konstituierenden Laserstrahlen, um den Hauptlaserstrahl mit einer Ausgabeleistung zu bilden, die größer als jede Ausgabeleistung der konstituierenden Laserstrahlen ist, um die Heiligkeit der beleuchteten Pixel zu erhöhen.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der Erzeugungsschritt durch Drehen von einem der konstituierenden Laserstrahlen ausgeführt wird, und zwar bis seine Polarisation senkrecht zu der Polarisation von dem anderen der konstituierenden Laserstrahlen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei der Erzeugungsschritt durch Positionieren einer Halbwellenplatte in einen Pfad von einer der konstituierenden Laserstrahlen ausgeführt wird, um die Polarisation von diesem zu verändern, so dass er senkrecht zu der Polarisation des anderen der konstituierenden Laserstrahlen ist.
Eine Bildprojektionsanordnung zum Projizieren eines Bilds, die Folgendes aufweist: a) eine optische Anordnung zum Erzeugen einer Vielzahl von konstituierenden Laserstrahlen mit entsprechenden Polarisationen, und zum Kombinieren der konstituierenden Laserstrahlen in einen zusammengesetzten Hauptlaserstrahl in dem die Polarisationen die gleichen sind; b) einen polarisierten Bildschirm; c) einen Scanner zum Hinwegstreichen des Hauptlaserstrahls entlang zueinander orthogonaler Scanrichtungen, um ein Muster von Scanlinien auf den Bildschirm zu projizieren, wobei jede Scanlinie eine Anzahl von Pixeln besitzt; und d) eine Steuervorrichtung um zu bewirken, dass ausgewählte Pixel beleuchtet und sichtbar gemacht werden, um das Bild auf dem Bildschirm zu erzeugen, um den Kontrast der beleuchteten Pixel zu erhöhen.
Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei die Polarisation eines der konstituierenden Laserstrahlen senkrecht zu der Polarisation des anderen der konstituierenden Laserstrahlen ist, und wobei die optische Anordnung eine Halbwellenplatte zur Veränderung der Polarisation eines konstituierenden Laserstrahls umfasst, und zwar vor dem Kombinieren in den zusammengesetzten Hauptlaserstrahl.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei der eine konstituierende Laserstrahl eine grüne Farbe besitzt, und wobei die anderen konstituierenden Laserstrahlen rote und blaue Farben besitzen.