DE19857580A1 - Laser image large screen image projection having light source/modulation vertical sweep mirror impinging and relay lens polygonal horizontal rotating mirror reflecting horizontal sweep. - Google Patents

Laser image large screen image projection having light source/modulation vertical sweep mirror impinging and relay lens polygonal horizontal rotating mirror reflecting horizontal sweep.

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DE19857580A1 DE1998157580 DE19857580A DE19857580A1 DE 19857580 A1 DE19857580 A1 DE 19857580A1 DE 1998157580 DE1998157580 DE 1998157580 DE 19857580 A DE19857580 A DE 19857580A DE 19857580 A1 DE19857580 A1 DE 19857580A1
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Abstract

The large screen image projection mechanism has a source of light and a video image modulated video image. The light and modulation impinges onto a vertical sweep mirror driven by a sweep mechanism (700). The laser light focuses onto a first relay lens (320) and parallel rays pass to a second relay focussing lens (310) with a longer focal length. The light focuses onto a rotating polygonal mirror (800) providing the laser light horizontal sweep.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Großbild-Projektions- Vorrichtung. The present invention relates to a large-screen projection device. Insbesondere ist eine Laser-Großbild- Projektions-Vorrichtung offenbart, die einen großen Bildschirm in einem relativ kleinen Abstand durch Aufweitung eines horizontalen Scan-Winkels einer Laser-Projektions- Vorrichtung aufweist. In particular, a large-screen projection type laser apparatus is disclosed which has a large screen in a relatively small distance by widening a horizontal scanning angle of a laser projection device.

Beschreibung des nächstliegenden Stands der Technik Description of the closest prior art

Die typischen vorbekannten Mittel für das Abbilden eines Bildes sind flache plattenförmige Elemente wie Katodenstrahlröhren (CRT) von Fernsehempfängern und Flüssigkristallvorrichtungen (LCD). The typical prior art means for imaging an image are flat plate-shaped elements such as cathode ray tube (CRT) television receivers and liquid crystal devices (LCD).

Je größer jedoch der CRT oder das LCD ist, desto schwieriger ist die Herstellung und desto kleiner ist die Auflösung, so daß deren Vermarktung begrenzt ist. However, the larger the CRT or LCD, the more difficult is the production and the smaller the resolution, so that its marketing is limited.

Aus diesem Grund wird gemäß dem Stand der Technik ein großes Display dadurch hergestellt, daß das Bild durch Linsen aufgeweitet und auf einen Schirm projiziert wird. For this reason, a large display is thereby made that the image is expanded by lenses and projected onto a screen in accordance with the prior art. Diese Methode weist jedoch dahingehend Probleme auf, daß die Qualität des auf den Bildschirm projizierten Bildes nicht gut und die Helligkeit sehr niedrig ist aufgrund der beschränkten Leistung der Lichtquelle entsprechend der Temperaturcharakteristik der Bildabbildungs-Vorrichtung. However, this method has the effect problems that the quality of the projected image on the screen is not good and the brightness is very low due to the limited power of the light source according to the temperature characteristic of the image imaging apparatus.

Alternativ dazu ist eine Laser-Bild-Projektions-Vorrichtung unter Nutzung eines Lasers entwickelt worden. Alternatively, a laser image projection apparatus has been developed using a laser. Die entwickelte Laser-Bild-Projektions-Vorrichtung erfordert jedoch eine große Projektionsentfernung aufgrund der Schmalheit des horizontalen Scan-Winkels. However, the laser image projection apparatus developed requires a large projection distance due to the narrowness of the horizontal scan angle. Dies hat seinen Grund in der Struktur der Vorrichtung, bei der die Größe des Abbildes durch die Anzahl der rotierenden Flächen eines polygonalen Spielgels festgelegt wird. This is because in the structure of the device in which the size of the image by the number of the rotating surfaces of a polygonal Spielgels is set. Aufgrund dessen kann eine Vorrichtung mit konventionellem Aufbau kein großes Bild ohne eine entsprechend große Projektionsentfernung erstellen. Because of a device of conventional construction can not create a big picture without a correspondingly large projection distance.

Fig. 1 ist eine schematische Abbildung, die eine herkömmliche Laser-Abbildungs-Vorrichtung verdeutlicht. Fig. 1 is a schematic diagram illustrating a conventional laser imaging device. Als Lichtquelle 10 dient ein Weißlichtlaser. As the light source 10 is a white-light laser is used. Im Strahlengang der Lichtquelle 10 umfaßt ein optisches System 20 einen hochreflektierenden Spiegel 21 , der den Strahlengang des von der Lichtquelle erzeugten Laserstrahls ändert, eine Kollimatorlinse 22 , die den Laserstrahl in einen parallelen Lichtstrahl überführt, und ein teleskopierendes Linsensystem für die Einstellung der Weite des parallelen Lichtstrahls. In the beam path of the light source 10, an optical system 20 comprises a highly reflective mirror 21, which changes the optical path of the laser beam generated by the light source, a collimator lens 22 which converts the laser beam into a parallel light beam, and a telescopic lens system for adjusting the width of the parallel light beam.

Das teleskopierende Linsensystem umfaßt eine erste teleskopierende Linse 23 mit einer großen Brennweite und eine zweite teleskopierende Linse 24 mit einer relativ kleinen Brennweite. The telescopic lens system comprises a first telescoping lens 23 with a large focal length and a second telescopic lens 24 having a relatively small focal length.

Ein lichtstrahlaufteilendes Untersystem 25 teilt den Weißlicht-Laserstrahl, der aus dem teleskopierenden Linsensystem des optischen Systems 20 austritt, in monochromatische Lichtstrahlen roter, grüner und blauer Farbe auf. A lichtstrahlaufteilendes subsystem 25 divides the white light beam which emerges from the telescoping lens system of the optical system 20, into monochromatic light beams of red, green and blue color.

Das lichtstrahlaufteilende Untersystem 25 umfaßt zwei dichroitsche Spiegel 67 a, 68 a und einen hochreflektierenden Spiegel 69 a. The lichtstrahlaufteilende subsystem 25 includes two dichroitsche mirror 67 a, 68 a, and a highly reflective mirror 69 a.

Die dichroitischen Spiegel 67 a und 68 a trennen den Weißlichtstrahl in rote, grüne und blaue Lichtstrahlen auf, wobei der hochreflektierende Spiegel 69 a den Strahlengang eines monochromatischen Lichtstrahls ändert. The dichroic mirrors 67 a and 68 a separating the white light beam into red, green and blue light rays, wherein the highly reflective mirror 69 a of the beam path of a monochromatic light beam changes.

Die in rote, grüne und blaue Lichtstrahlen aufgetrennten Laserstrahlen werden auf akusto-optische Modulatoren 61 , 62 und 63 durch fokussierende Linsen 64 a, 65 a und 66 a fokussiert und durch ein Bildsignal moduliert. The separated into red, green and blue light beams are laser beams to the acousto-optic modulators 61, 62 and 63 through focusing lenses 64 a, 65 a and 66 a focused and modulated by an image signal.

Dementsprechende Kollimatorlinsen 64 b, 65 b und 66 b sind ausgangsseitig der Lichtmodulatoren 61 , 62 und 63 positioniert, um die Laserstrahlen in einen Parallellichtzustand zurück zu überführen, den sie vor dem Auftreffen auf die fokussierenden Linsen 64 a, 65 a und 66 a aufwiesen. Corresponding collimating lenses 64 b, 65 b and 66 b on the output side of the light modulators 61, 62 and 63 positioned to transform the laser beams into a parallel light state back to them before striking the focusing lenses 64 a, 65 a and 66 a having.

Ein lichtstrahlzusammenführendes Untersystem 65 führt die monochromatischen Lichtstrahlen, die durch die akusto optischen Modulatoren moduliert wurden, in einen Lichtstrahl zusammen. A beam-combining sub-system 65 performs the monochromatic light beams that have been modulated by the acousto-optical modulators, in a light beam together.

Das lichtstrahlzusammenführende Untersystem 65 umfaßt zwei dichroitsche Spiegel 67 b und 68 b sowie einen hochreflektierenden Spiegel 69 b, wobei der hochreflektierende Spiegel 69 b den Strahlengang eines monochromatischen Lichtstrahls ändert. The beam-combining sub-system 65 comprises two dichroitsche mirror 67 b and 68 b as well as a highly reflective mirror 69 b, wherein the highly reflective mirror 69 b changes the beam path of a monochromatic light beam.

Das durch die dichroitischen Spiegel hindurchgetretene zusammengeführte Licht wird vermittels eines Galvanometers 70 vertikal gescannt, horizontal durch einen polygonalen Spiegel 80 gescannt und formt daran anschließend ein Bild auf dem Bildschirm 90 . The passed through the dichroic mirror merged light is scanned vertically by means of a galvanometer 70 scans horizontally by a polygonal mirror 80 and then formed thereon an image on the screen 90th Das Galvanometer 70 schwingt aufwärts und abwärts mit einer Geschwindigkeit, die durch ein vertikal synchronisierendes Signal synchronisiert wird, wobei der polygonale Spiegel 80 mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert und von einem horizontal synchronisierenden Signal synchronisiert wird. The galvanometer 70 oscillates up and down at a speed that is synchronized with a vertical synchronizing signal, the polygonal mirror 80 is rotated at a high speed and synchronized by a horizontal synchronizing signal.

Der Scan-Weg des Lichtstrahls, der von dem lichtstrahlzusammenführenden Untersystem moduliert wird, ändert seine Ausrichtung zur Vertikalen aufgrund des Galvanometers 70 , wohingegen die Ausrichtung zur Horizontalen des Scan-Weges durch den polygonalen Spiegel 80 geändert wird, wodurch ein Bild auf dem Bildschirm 90 gestaltet wird. The scan path is modulated by the light beam combiner subsystem of the light beam changes its orientation to the vertical due to the galvanometer 70, whereas the orientation to the horizontal of the scan path through the polygonal mirror 80 is changed, thereby created an image on the screen 90 becomes.

Ein Übertragungslinsensystem ist zwischen dem Galvanometer 70 und dem polygonalen Spiegel 80 positioniert und konzentriert den Lichtstrahl derart, daß der vertikal gescannte Laserstrahl auf die effektive Fläche der Oberfläche des polygonalen Spiegels 80 auftrifft, die die horizontale Scanoberfläche ist. A relay lens system positioned between the galvanometer 70 and the polygonal mirror 80 and focuses the light beam such that the vertically scanned laser beam incident on the effective area of the surface of the polygonal mirror 80, which is the horizontal scan surface.

Das Übertragungslinsensystem umfaßt zwei Linsen 31 und 32 , die dieselbe Brennweite aufweisen, so daß sie in einem Abstand zueinander positioniert sind, der der Gesamtsumme beider Brennweiten entspricht. The relay lens system comprises two lenses 31 and 32 having the same focal length, so that they are positioned at a distance from one another which corresponds to the total sum of both focal lengths.

Der von dem polygonalen Spiegel ausgehende Lichtstrahl wird mittels der fθ-Linse 34 auf einen Bildschirm abgebildet. Emanating from the polygonal mirror light beam is imaged on a screen by means of the f.theta lens 34th

In der oben beschriebenen Struktur wird die Größe des auf den Bildschirm abgebildeten Bildes durch den Scan-Winkel bestimmt, wobei der Scan-Winkel durch den horizontalen Scan- Winkel gegeben ist. In the above-described structure, the size of the imaged picture on the screen is determined by the scan angle, the scan angle is given by the horizontal scanning angle. Der horizontale Scan-Winkel wird durch die Anzahl der Oberflächen des rotierenden polygonalen Spiegels bestimmt. The horizontal scanning angle is determined by the number of surfaces of the rotating polygonal mirror. Der horizontale Scan-Winkel ist durch die folgende Gleichung 1 gegeben. The horizontal scanning angle is given by the following equation. 1

Gleichung 1 equation 1

θ = 720°/Anzahl der Oberflächen des polygonalen Spiegels. θ = 720 ° / number of surfaces of the polygonal mirror.

Beispielsweise beträgt der feste horizontale Scan-Winkel 30° bei einem 24-seitigen polygonalen Spiegel. For example, the fixed horizontal scan angle is 30 ° polygonal in a 24-sided mirror.

Andererseits schwingt das Galvanometer ausschließlich nach oben und nach unten, so daß der vertikale Scan-Winkel willkürlich gewählt werden kann. On the other hand, the galvanometer oscillates only upwards and downwards so that the vertical scanning angle can be arbitrarily selected. Bei dem im vorgenannten beschriebenen Aufbau sollte der vertikale Scan-Winkel des Galvanometers entsprechend dem horizontalen Scan-Winkel des polygonalen Spiegels gewählt werden, so daß ein Bild mit dem Verhältnis 4 : 3 entsteht, weil der horizontale Scan-Winkel des polygonalen Spiegels festgelegt ist. In the process described in the aforementioned construction of the vertical scan angle of the galvanometer corresponding to the horizontal scan angle of the polygonal mirror should be chosen so that an image with the ratio of 4: 3 is formed, because the horizontal scan angle of the polygonal mirror is fixed.

Um ein bewegtes Bild entsprechend einem NTSC- (national television system committee) Bildsignal zu erzeugen und abzubilden, sollten 30 Bildabtastungen pro Sekunde durchgeführt werden, wobei 525 horizontale Linien pro Bildabtastung benutzt werden sollten. In order to generate a moving image according to an NTSC (National Television System Committee) image signal, and reproduce, 30 image samples should be taken per second, with 525 horizontal lines should be used per scan. Dementsprechend werden 15.750 Linien pro Sekunde abgearbeitet, wobei die horizontale Scan-Geschwindigkeit 15,75 kHz entspricht. Accordingly, 15,750 lines per second are processed, the horizontal scanning speed equal to 15.75 kHz. Bei einem 24- seitigen polygonalen Spiegel werden 24 Linien pro Rotation abgescannt. In a 24-sided polygonal mirror 24 lines per rotation are scanned. Der 24-seitige polygonale Spiegel müßte 656,24 pro Sekunde rotieren, um 15.750 Linien pro Sekunde abzuarbeiten, so daß er eine Rotationsgeschwindigkeit von 39.375 UPM (Umdrehungen pro Minute) aufweisen sollte. The 24-side polygonal mirror would rotate 656.24 per second to process to 15,750 lines per second, so that it should have a rotation speed of 39,375 rpm (revolutions per minute).

Wie oben erwähnt, sollte der horizontale Scan-Winkel vergrößert werden, um eine große Abbildung zu erzielen, wobei die Nutzung eines polygonalen Spiegels mit wenigen Rotationsoberflächen hilfreich für die Aufweitung des horizontalen Scan-Winkels ist. As mentioned above, the horizontal scanning angle should be enlarged in order to achieve a large picture, with the use of a polygonal mirror with few rotating surfaces is useful for the expansion of the horizontal scanning angle. Andererseits sollte für die Verarbeitung des NTSC-Bildsignals die Anzahl der Umdrehungen des polygonalen Spiegels erhöht werden. On the other hand, the number of revolutions of the polygon mirror should be increased for the processing of the NTSC picture signal.

Aufgrund der Tatsache, daß die Anzahl der Umdrehungen des polygonalen Spiegels begrenzt ist, ist die Verminderung der Anzahl der Oberflächen des polygonalen Spiegels nicht ratsam. Due to the fact that the number of revolutions of the polygon mirror is limited, the reduction in the number of the surfaces of the polygonal mirror is not advisable.

Als Konsequenz daraus müßte für die Erzeugung eines großen Abbilds die Projektionsentfernung vergrößert werden. As a consequence, the projection distance should be increased for the creation of a large image.

Ein ausgedehntes optisches System, wie beispielsweise ein Vergrößerer, kann im Strahlengang des Lichtstrahls untergebracht werden, um die Projektionsdistanz zu vergrößern, wobei dieses jedoch ein kompliziertes Layout und viel Raum benötigt. An extended optical system, such as an enhancer may be placed in the beam path of the light beam in order to increase the projection distance, but this requires a complicated layout and a lot of space.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung Summary of the invention

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, eine Großbild-Projektions-Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Auflösung und eine große Helligkeit gewährleistet. An object of the present invention is to provide a large-screen projection type apparatus, which ensures a high resolution and a high brightness.

Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Großbild-Projektions-Vorrichtung eine Lichtquelle, Mittel für das Modulieren des Lichts gemäß einem Video-Bildsignal sowie Mittel für das Projizieren des modulierten Lichts auf einen Bildschirm, wobei die Projektionsmittel einen polygonalen Spiegel für das horizontale Scannen des modulierten Lichts umfassen, wobei eine erste Übertragungslinse mit einer Brennweite f 1 vor dem polygonalen Spiegel angeordnet ist und eine zweite Übertragungslinse mit einer Brennweite f 2 , die vergleichsweise kürzer als die Brennweite f 1 ist, vor der ersten Übertragungslinse angeordnet ist und weiterhin umfassend ein Galvanometer für das vertikale Scannen des Lichts, das von der zweiten Übertragungslinse ausgeht. According to the preferred embodiment of the present invention, a large-screen projection device comprises a light source, means for modulating the light according to a video image signal, and means for projecting the modulated light onto a screen, wherein the projection means comprises a polygonal mirror for horizontal scanning the modulated light comprising, a first relay lens having a focal length f 1 is arranged upstream of the polygonal mirror and a second relay lens having a focal length f 2, which is relatively shorter than the focal length f 1, is arranged in front of the first relay lens and further comprising galvanometer for the vertical scanning of the light emanating from the second relay lens.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings

Fig. 1 ist eine schematische Abbildung, die eine herkömmliche Bild-Projektions-Vorrichtung veranschaulicht; Fig. 1 is a schematic diagram illustrating a conventional image projection apparatus;

Fig. 2 ist eine schematische Abbildung, die eine Bild- Projektions-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, Fig. 2 is a schematic diagram illustrating an image projection apparatus according to an embodiment of the present invention,

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht die ein scannendes Untersystem einer Laser-Bild-Projektions-Vorrichtung verdeutlicht. Fig. 3 is an enlarged view illustrating a scanning subsystem of a laser image projection apparatus.

10 , 100 Lichtquelle 10, 100 light source
20 Lichtquellensystem 20 light source system
21 , 69 a, 69 b, 210 , 690 a, 690 b, 710 , 720 Hochreflektierende Spiegel 21, 69 a, 69 b, 210, 690 a, 690 b, 710, 720 Highly reflective mirror
22 , 64 b, 65 b, 66 b, 220 , 640 b, 650 b, 660 b Kollimator-Linsen 22, 64 b, 65 b, 66 b, 220, 640 b, 650 b, 660 b collimator lenses
23 , 24 Teleskoplinsen 23, 24 telescope lenses
230 , 240 Aufweitungslinsen 230, 240 widening lenses
25 , 250 Lichtstrahl aufteilendes Untersystem 25, 250 splitting the light beam subsystem
67 a, 68 a, 670 a, 680 a Dichroitische Spiegel 67 a, 68 a, 670 a, 680 a Dichroic Mirror
64 a, 65 a, 66 a, 640 a, 650 a, 660 a Fokussierlinsen 64 a, 65 a, 66 a, 640 a, 650 a, 660 a focusing lens
61 , 62 , 63 , 610 , 620 , 630 Akusto-optischer Modulator (AOM) 61, 62, 63, 610, 620, 630, acousto-optic modulator (AOM)
65 , 650 Lichtstrahl zusammenführendes Untersystem 65, 650 beam-combining subsystem
67 b, 68 b, 670 b, 680 b Dichroitische Spiegel 67 b, 68 b, 670 b, 680 b Dichroic Mirror
70 , 700 Galvanometer 70, 700 galvanometer
80 , 800 Polygonaler Spiegel 80 800 Polygonal Mirror
90 , 900 Bildschirm 90, 900 monitor
31 , 32 , 310 , 320 Übertragungs linsensystem 31, 32, 310, 320 transfer lens system
34 fθ-Linsensystem 34 f.theta lens system
850 Reflektionsspiegel 850 reflection mirror
θ 1 Anfänglicher horizontaler Scan- Winkel θ 1 Initial horizontal scan angle
θ 2 Aufgeweiteter horizontaler Scan-Winkel θ 2 widened horizontal scan angle
f 1 Brennweite der ersten Übertragungslinse f 1 the focal length of the first transmission lens
f 2 Brennweite der zweiten Übertragungslinse f 2 the focal length of the second transfer lens

Ausführliche Beschreibung der vorliegenden Erfindung Detailed description of the present invention

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Anordnung in dem scannenden Untersystem vertauscht, so daß der zusammengeführte und vermittels eines Bildsignals modulierte Laserstrahl horizontal durch den polygonalen Spiegel gescannt wird, bevor er vertikal gescannt wird. In the preferred embodiment of the present invention, the arrangement in the scanning subsystem is reversed, so that the merged and by means of a picture signal modulated laser beam is scanned horizontally by the polygonal mirror, before it is scanned vertically.

Der horizontal gescannte Laserstrahl verläuft durch ein Übertragungslinsensystem, fällt auf ein Galvanometer und wird vertikal gescannt, so daß das Bild dargestellt wird. The horizontally scanned laser beam passes through a relay lens system is incident on a galvanometer and is scanned vertically so that the image is displayed.

Der horizontale Scan-Winkel wird durch die Anzahl der Rotationsoberflächen des polygonalen Spiegels bestimmt und hat einen festen Wert, während das Galvanometer aufwärts und abwärts schwingt und dementsprechend der vertikale Scan- Winkel gewählt werden kann. The horizontal scanning angle is determined by the number of the rotation surfaces of the polygonal mirror and has a fixed value, while the galvanometer oscillates up and down, and the vertical scanning angle can be selected accordingly.

Das Übertragungslinsensystem gemäß der vorliegenden Erfindung wird dazu benutzt, den horizontalen Scan-Winkel aufzuweiten und einen vertikal gescannten Strahl auf ein horizontal scannendes Untersystem abzubilden oder einen horizontal gescannten Strahl auf ein vertikal scannendes Untersystem abzubilden. The relay lens system according to the present invention is used to expand the horizontal scan angle and image a vertical scanned beam to a horizontal-scanning subsystem or scanned image a horizontal beam to a vertical-scanning subsystem.

Das Übertragungslinsensystem umfaßt zwei Konvexlinsen, wobei eine der zwei Konvexlinsen (erste Übertragungslinse) in der Nähe des polygonalen Spiegels angeordnet ist und wobei die andere (zweite Übertragungslinse) in der Nähe des Galvanometers angeordnet ist. The relay lens system comprises two convex lenses, one of said two convex lenses (first relay lens) is disposed in the vicinity of the polygonal mirror and the other (second relay lens) is disposed in the vicinity of the galvanometer. Der Abstand zwischen den beiden Übertragungslinsen entspricht der Summe der Brennweiten der beiden Übertragungslinsen. The distance between the two relay lenses corresponding to the sum of the focal lengths of the two transfer lenses.

Herkömmliche Übertragungslinsen haben zueinander identische Brennweiten, während die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Brennweite der ersten Übertragungslinse f 1 länger ist als die der zweiten Übertragungslinse f 2 . , Conventional transfer lenses have focal lengths identical to each other while the present invention is characterized in that the focal length of the first transmission lens f 1 is longer than that of the second relay lens f 2. Dies ermöglicht die Aufweitung des horizontalen Scan-Winkels um das Verhältnis von f 1 zu f 2 , wodurch die Abbildung auf einen großen Bildschirm ermöglicht wird. This allows the expansion of the horizontal scanning angle by the ratio of f 1 to f 2, thereby the picture is made possible on a large screen.

Daher wird der vertikale Scan-Winkel des Galvanometers entsprechend dem gewünschten Verhältnis des Bildes proportional zu dem aufgeweiteten horizontalen Scan-Winkel vergrößert, wodurch die Darstellung des Bildes auf einem großen Bildschirm in einem kurzen Projektionsabstand ermöglicht wird. Therefore, the vertical scan angle of the galvanometer is increased according to the desired ratio of the image proportional to the flared horizontal scan angle, whereby the representation of the image is made possible on a large screen at a short projection distance.

Bezugnehmend auf Fig. 2 wird im folgenden eine Laser-Bild- Projektions-Vorrichtung bezüglich ihres schematischen Aufbaus und ihres Funktionsprinzips erläutert. Referring to Fig. 2 a laser image projection apparatus will be explained with respect to its schematic structure and its principle of operation in the following.

Als Lichtquelle 100 dient ein Weißlichtlaser, wobei die Lichtquelle in einen parallelen Lichtstrahl durch die Kollimatorlinsen 220 überführt wird. As the light source 100 is a white-light laser wherein the light source is converted into a parallel light beam by the collimator lenses 220 serving.

Der Gang des parallelen Lichtstrahls wird durch den hochreflektierenden Spiegel 210 geändert, wobei die Weite des parallelen Lichtstrahls durch das Aufweitungslinsensystem 230 und 240 um ein entsprechendes Vergrößerungsverhältnis aufgeweitet wird. The path of the parallel light beam is changed by the highly reflective mirror 210, wherein the width of the parallel light beam is expanded by the expander lens system 230 and 240 by a corresponding enlargement ratio.

Diese Aufweitung bezweckt, die Fähigkeit von akustooptischen Modulatoren 610 , 620 und 630 , ein Signal zu verarbeiten, maximal auszunutzen. This widening is intended the ability of acousto-optical modulators 610 to process 620 and 630, a signal maximum advantage.

Das Aufweitungslinsensystem umfaßt eine erste Aufweitungslinse mit einer langen Brennweite und eine zweite Aufweitungslinse mit einer relativ kurzen Brennweite. The expander lens system comprises a first expander lens with a long focal length and a second expander lens with a relatively short focal length.

Der durch das Aufweitungslinsensystem hindurchgetretene Weißlichtlaserstrahl wird in ein lichtstrahlaufteilendes Untersystem 250 weitergeleitet, das zwei dichroitische Spiegel 670 a und 680 a sowie einen hochreflektierenden Spiegel 690 a umfaßt. The passed through the expander lens system white light laser beam is passed into a lichtstrahlaufteilendes subsystem 250, which includes two dichroic mirrors 670 A and 680 A, and a highly reflective mirror 690 a.

Die dichroitischen Spiegel trennen den Weißlichtstrahl in rote, grüne und blaue Lichtstrahlen, wobei der hochreflektierende Spiegel 690 a den Gang eines monochromatischen Lichtstrahls ändert. The dichroic mirrors separate the white light beam into red, green and blue light beams, wherein the highly reflective mirror 690 a is the passage of a monochromatic light beam changes.

Die aufgetrennten Laserstrahlen werden durch Fokussierlinsen 640 a, 650 a und 660 a auf akusto-optische Modulatoren 610 , 620 und 630 fokussiert und in diesen mit einem Bildsignal moduliert. The split laser beams are focusing lenses 640 a, 650 a and 660 a on acousto-optic modulators 610, 620 and 630 focused and modulated in this with an image signal.

Kollimatorlinsen 640 b, 650 b und 660 b, die rückseitig der opto-akustischen Modulatoren positioniert sind, rücküberführen die modulierten Laserstrahlen in den parallelen Lichtzustand wie vor dem Einfall auf die Fokussierlinsen. Collimator lenses 640 b, 650 b and 660 b, which are positioned at the back of the opto-acoustic modulators, the modulated laser beams back converted into the parallel light state prior to incidence on the focusing lenses.

Das lichtstrahlzusammenführende Untersystem 650 führt die roten, grünen und blauen Lichtstrahlen, die durch die akusto optischen Modulatoren entsprechend dem Bildsignal moduliert wurden, in einen Lichtstrahl zusammen. The beam-combining subsystem 650 performs the red, green and blue light beams, modulated by the acousto-optical modulators corresponding to the image signal into a light beam together. Das lichtstrahlzusammenführende Untersystem umfaßt zwei dichroitische Spiegel 670 a und 680 a sowie einen hochreflektierenden Spiegel 690 a. The beam-combining subsystem comprises two dichroic mirrors 670 A and 680 A, and a highly reflective mirror 690 a.

Der zusammengeführte Lichtstrahl wird vermittels hochreflektierenden Spiegeln 710 und 720 auf einen polygonalen Spiegel 800 gelenkt und dort horizontal gescannt. The merged light beam is directed by means of high reflecting mirrors 710 and 720 on a polygonal mirror 800 and scanned there horizontal. Der horizontal gescannte Strahl wird durch ein Übertragungslinsensystem 310 und 320 , das zwischen dem Galvanometer und dem polygonalen Spiegel angeordnet ist, auf die Oberfläche des Spiegels des Galvanometers fokussiert und vertikal gescannt. The horizontally scanned beam is transmitted through a relay lens system 310 and 320, which is arranged between the galvanometer and the polygonal mirror is focused on the surface of the mirror of the galvanometer and scanned vertically.

Das Übertragungslinsensystem umfaßt eine erste Übertragungslinse 310 und eine zweite Übertragungslinse 320 , wobei beide als Konvexlinsen ausgeführt sind und voneinander um die Summe der Brennweiten dieser beiden Konvexlinsen beabstandet sind. The relay lens system includes a first relay lens 310 and a second relay lens 320, both of which are designed as convex and are spaced apart by the sum of the focal lengths of these two convex lenses from each other.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat die erste Übertragungslinse 310 eine größere Brennweite als die zweite Übertragungslinse 320 , wogegen die Brennweiten von herkömmlichen Konvexlinsen gleich sind. According to the present invention, the first relay lens 310 has a focal length greater than the second relay lens 320, while the focal lengths of conventional convex lenses are equal. Die zweite Übertragungslinse weitet den horizontalen Scan-Winkel gemäß dem Verhältnis der Brennweiten auf. The second transmission lens widens the horizontal scanning angle according to the ratio of the focal lengths.

Das von dem polygonalen Spiegel und dem Galvanometer gescannte Bild wird auf den Bildschirm 900 projiziert vermittels eines Reflektionsspiegels 850 , der am oberen Ende des Galvanometers angeordnet ist. The polygonal mirror of the galvanometer and the scanned image is projected onto the screen 900 by means of a reflecting mirror 850 disposed at the upper end of the galvanometer.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein scannendes Untersystem einer Laser-Bild-Projektions-Vorrichtung gemäß Fig. 2 veranschaulicht. Fig. 3 is an enlarged view illustrating a scanning subsystem of a laser image projection apparatus of FIG. 2.

Das Funktionsprinzip des scannenden Untersystems wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 verdeutlicht. The operating principle of the scanning subsystem is illustrated with reference to FIG. 3. Der zusammengeführte Lichtstrahl wird auf den polygonalen Spiegel 800 gelenkt. The merged light beam is directed onto the polygonal mirror 800th Während der polygonale Spiegel im Uhrzeigersinn rotiert, wird der zusammengeführte Lichtstrahl zu der ersten Übertragungslinse 310 in der Reihenfolge , und abgelenkt. During the polygonal mirror rotates clockwise, the merged light beam to the first transmission lens 310 in the order is, and deflected.

Der längs des Weges abgelenkte Lichtstrahl wird auf die Übertragungslinse 320 längs des Weges geführt, in den Weg gebrochen und auf das Galvanometer 700 gelenkt. The deflected along the path of light beam is guided to the relay lens 320 along the path, broken in the way and directed to the galvanometer 700th

Der längs des Weges abgelenkte Lichtstrahl wird auf das Galvanometer längs der Wege und gelenkt. The deflected along the path of the light beam is directed to the galvanometer along the paths and.

Der längs des Weges abgelenkte Lichtstrahl wird auf das Galvanometer längs der Wege und geführt. The deflected along the path of light beam is guided to the galvanometer along the paths and.

Das Übertragungslinsensystem ist so aufgebaut, daß es Brennweiten f 1 und f 2 der ersten Übertragungslinse 310 und der zweiten Übertragungslinse 320 nutzt. The relay lens system is constructed so that it uses focal lengths f 1 and f 2 of the first relay lens 310 and the second relay lens 320th

Die erste Übertragungslinse 310 ist in einem Abstand entsprechend der Brennweite f 1 von dem polygonalen Spiegel 800 und einem Abstand entsprechend der Summe der Brennweiten (f 1 und f 2 ) von der zweiten Übertragungslinse 320 angeordnet. The first transmission lens 310 is disposed in a distance corresponding to the focal length f 1 of the polygonal mirror 800 and a distance corresponding to the sum of the focal lengths (f 1 and f 2) of the second relay lens 320th

Die zweite Übertragungslinse ist in einem Abstand entsprechend der Brennweite f 2 von dem Galvanometer angeordnet. The second transfer lens is located at a distance corresponding to the focal length f 2 of the galvanometer.

Das gemäß dem vorgenannten aufgebaute Übertragungslinsensystem ermöglicht die Bewegung eines Laserstrahls längs der in Fig. 3 abgebildeten Strahlengänge. The constructed in accordance with the above-mentioned relay lens system enables the movement of a laser beam along the depicted in FIG. 3, beam paths.

Die Aufweitung des horizontalen Scan-Winkels wird durch das Verhältnis der Brennweiten der beiden Übertragungslinsen bestimmt. The widening of the horizontal scan angle is determined by the ratio of the focal lengths of the two transfer lenses. Der aufgeweitete Scan-Winkel θ 2 steht zu dem anfänglichen horizontalen Scan-Winkel θ 1 in einer Beziehung gemäß der folgenden Gleichung 2. The expanded scan angle θ 2 is at the initial horizontal scanning angle θ 1 in a relationship according to the following equation. 2

Gleichung 2 equation 2

In der obigen Gleichung 2 wird das Aufweitungsverhältnis des horizontalen Scannens durch das Verhältnis der Brennweiten der beiden Übertragungslinsen bestimmt, so daß der aufgeweitete Scan-Winkel auf der linken Seite wesentlich größer ist bei entsprechendem Verhältnis der Brennweiten auf der rechten Seite. In the above equation 2, the expansion ratio of the horizontal scanning is determined by the ratio of the focal lengths of the two relay lenses, so that the expanded scan angle on the left side is substantially greater with the appropriate ratio of the focal lengths on the right side.

Daher vergrößert das Galvanometer den vertikalen Scan-Winkel proportional zu dem aufgeweiteten Winkel des horizontalen Scannens, so daß ein Bildverhältnis von 4 : 3 (Länge zu Breite) erzielt wird. Therefore, the galvanometer increases the vertical scanning angle is proportional to the flared angle of the horizontal scanning, so that an image ratio of 4: 3 (length to width) is achieved.

Das auf das Galvanometer projizierte Bild wird nach vorne auf einen Bildschirm 900 vermittels eines Reflektionsspiegels 850 projiziert. The image projected onto the galvanometer image is projected forward to a screen 900 by means of a reflection mirror 850th

Die vorliegende Erfindung stellt eine Laser-Bild-Projektions- Vorrichtung zur Verfügung, bei dem jeder der Werte der Brennweiten von zwei Übertragungslinsen in einem Übertragungslinsensystem unterschiedlich gewählt ist und bei dem ein polygonaler Spiegel und ein Galvanometer entsprechend dem Wert des Verhältnisses der Brennweiten angeordnet sind, wodurch der horizontale Scan-Winkel vergrößert wird und die Möglichkeit geschaffen wird, einen großen Bildschirm trotz eines kurzen Projektionsabstandes aufzubauen. The present invention provides a laser image projection apparatus, wherein each of the values ​​of the focal lengths of two relay lenses is selected to be different in a relay lens system, and wherein a polygonal mirror and a galvanometer according to the value of the ratio of the focal lengths are disposed, whereby the horizontal scan angle is increased and the possibility is created to build a large screen in spite of a short projection distance.

Claims (7)

1. Großbild-Laser-Projektions-Vorrichtung umfassend eine Lichtquelle ( 100 ), Mittel ( 610 , 620 , 630 ) für das Modulieren des Lichts entsprechend einem Video-Bildsignal sowie Mittel für die Projektion des modulierten Lichts auf einen Bildschirm ( 900 ), wobei die Projektionsmittel umfassen: 1. Large-screen laser projection device comprising a light source (100), means (610, 620, 630) for modulating the light according to a video image signal, and means for projecting the modulated light onto a screen (900), wherein the projection means comprises:
  • - einen polygonalen Spiegel ( 800 ) für das horizontale Scannen des modulierten Lichts; - a polygonal mirror (800) for horizontally scanning the modulated light;
  • - eine erste Übertragungslinse ( 310 ) mit einer Brennweite f 1 , die benachbart zu dem polygonalen Spiegel ( 800 ) angeordnet ist; - a first relay lens (310) having a focal length f 1, adjacent to the polygonal mirror (800) is disposed;
  • - eine zweite Übertragungslinse ( 320 ) mit einer Brennweite f 2 , die vergleichsweise kleiner als die Brennweite f 1 ist, wobei die zweite Übertragungslinse ( 320 ) benachbart zu der ersten Übertragungslinse ( 310 ) angeordnet ist; - a second relay lens (320) having a focal length f 2, which is comparatively smaller than the focal length f 1, the second relay lens (320) disposed adjacent to the first relay lens (310);
  • - ein Galvanometer ( 700 ) für das vertikale Scannen des Lichtes, das von der zweiten Übertragungslinse ( 320 ) aufgenommen wird. - a galvanometer (700) for the vertical scanning which is received from the second relay lens (320) of the light.
2. Großbild-Projektions-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein horizontaler Scan-Winkel (θ 2 ) des polygonalen Spiegels ( 800 ) durch das Verhältnis der Brennweiten (f 1 , f 2 ) der beiden Übertragungslinsen ( 310 , 320 ) einstellbar ist. 2. large-screen projection device according to claim 1, characterized in that a horizontal scan angle (θ 2) of the polygonal mirror (800) by the ratio of the focal lengths (f 1, f 2) of the two transmission lenses (310, 320) is adjustable.
3. Großbild-Projektions-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten Übertragungslinse ( 310 ) und dem polygonalen Spiegel ( 800 ) der Brennweite (f 1 ) entspricht. 3. Large-screen projection device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the distance between the first relay lens (310) and the polygonal mirror (800) corresponds to the focal length (f 1).
4. Großbild-Projektions-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der ersten Übertragungslinse ( 310 ) und der zweiten Übertragungslinse ( 320 ) der Summe der Brennweite f 1 und der Brennweite f 2 entspricht. 4. large-screen projection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between the first relay lens (310) and the second relay lens (320) corresponds to the sum of the focal length f 1 and the focal length f 2.
5. Großbild-Projektions-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der zweiten Übertragungslinse ( 320 ) und dem Galvanometer ( 700 ) der Brennweite f 2 entspricht. 5. large-screen projection device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the distance between the second relay lens (320) and the galvanometer (700) of the focal length f 2 corresponds.
6. Großbild-Projektions-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Übertragungslinse ( 310 , 320 ) Konvexlinsen sind. 6. large-screen projection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the first and the second transmission lens (310, 320) are convex lenses.
7. Großbild-Projektions-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ( 100 ) als Weißlichtlaser ausgeführt ist. 7. large-screen projection device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the light source (100) is designed as a white light laser.
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