DE9116716U1

DE9116716U1 - Laser projector

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Publication number: DE9116716U1
Application number: DE9116716U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2001-07-27

Description

Dipl.Phys. Michael Sollinger 12. Mai 1993Dipl.Phys. Michael Sollinger 12 May 1993

W-1000 Berlin 30W-1000 Berlin 30

SOL41.G1SOL41.G1

Laserproj ektorLaser projector

Description

Die Erfindung betrifft einen Laserprojektor der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a laser projector of the type specified in the preamble of claim 1.

Als Laserprojektoren werden Vorrichtungen bezeichnet, bei denen ein Laserstrahl durch geeignete Mittel definiert inLaser projectors are devices in which a laser beam is projected by suitable means into

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zwei Richtungen, die eine Ebene senkrecht zum nicht abgelenkten Laserstrahl aufspannen, abgelenkt wird. Bevorzugt verwendet wird als Ablenkvorrichtung eine Anordnung von zwei um orthogonale Achsen schwenkbaren Spiegeln, wobei die Spiegel durch Galvanometer-Scanner betätigt werden.two directions that span a plane perpendicular to the undeflected laser beam. Preferably, an arrangement of two mirrors that can be pivoted about orthogonal axes is used as the deflection device, whereby the mirrors are actuated by galvanometer scanners.

Der Laserstrahl kann vor seiner Richtungsablenkung durch geeignete Mittel amplitudenmoduliert und/oder in seiner spektralen Zusammensetzung definiert beeinflußt sein. Derartige Laserprojektoren sind bekannt und und haben wegen ihrer Fähigkeit, farbige, leuchtstarke Darstellungen auf nahezu beliebige Oberflächen zu projizieren, eine weite Verbreitung im Lichtshowbereich und in der Werbung gefunden. The laser beam can be amplitude-modulated and/or its spectral composition can be influenced in a defined way by suitable means before it is deflected. Laser projectors of this type are well known and have found widespread use in light shows and advertising due to their ability to project brightly colored images onto almost any surface.

Als Verfahren zur stereoskopischen Darstellung mittels Laserstrahlung ist das sogenannte "Holographieverfahren" bekannt geworden. Dieses Verfahren ist aber nicht geeignet, stereoskopische Darstellungen für einen größeren Betrachterkreis zu erzeugen.The so-called "holography method" has become known as a method for stereoscopic representation using laser radiation. However, this method is not suitable for producing stereoscopic representations for a larger audience.

Verschiedene Techniken zur Erzeugung stereoskopischer Bilder wurden bis jetzt im Film- und Fernsehbereich benutzt. Diese sind jedoch für Laserdarbietungen nicht geeignet.Various techniques for producing stereoscopic images have been used in film and television. However, these are not suitable for laser presentations.

Von einem Gegenstand werden durch zwei Kameras oder durch rechnerische Methoden zwei (Film-, Video-, Computer-) Bilder erzeugt, die denen ähnlich sind, die das rechte bzw. linke menschliche Auge von dem Gegenstand wahrnehmen würden. Two (film, video, computer) images are created of an object using two cameras or computational methods, which are similar to those that the right or left human eye would perceive of the object.

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Diese beiden Bilder werden in einer geeigneten Weise kodiert und dem Betrachter gleichzeitig auf einem Bildschirm bzw. Leinwand gezeigt. Durch eine entsprechende Kodierung ist es möglich, die Bilder wieder so zu separieren, daß nur das für das rechte Auge bestimmte Bild in das rechte Auge des Betrachters und das für das linke Auge bestimmte Bild in das linke Auge des Betrachters gelangt.These two images are coded in a suitable manner and shown to the viewer simultaneously on a screen or projector. By means of appropriate coding, it is possible to separate the images again so that only the image intended for the right eye reaches the viewer's right eye and the image intended for the left eye reaches the viewer's left eye.

Bei allen Techniken wird somit die für das räumliche Sehen des Menschen notwendige Information simultan bereitgestellt. Das Paar menschlicher Augen nimmt dabei die räumliche Tiefe eines Gegenstandes dadurch wahr, daß die von den einzelnen Augen beobachteten Bilder des Gegenstandes unter etwas verschiedenen Blickwinkeln erscheinen.All techniques therefore provide the information necessary for human spatial vision simultaneously. The pair of human eyes perceives the spatial depth of an object by the images of the object observed by each eye appearing from slightly different angles.

Verschiedene Techniken zur Erzeugung stereoskopischer Bilder wurden bis jetzt im Film- und Fernsehbereich benutzt. Diese sind jedoch für Laserdarbietungen nicht von vorn herein geeignet.Various techniques for producing stereoscopic images have been used in film and television to date. However, these are not necessarily suitable for laser presentations.

Gemeinsam ist allen bekannten 3D-Wiedergabeverfahren, daß von einem Gegenstand durch zwei Kameras oder durch rechnerische Methoden zwei (Film-, Video-, Computer-) Bilder erzeugt werden, die denen ähnlich sind, die das rechte bzw. linke menschliche Auge von dem Gegenstand wahrnehmen würde. What all known 3D rendering processes have in common is that two (film, video, computer) images are generated of an object using two cameras or computational methods, which are similar to those that the right or left human eye would perceive of the object.

Bei allen Techniken wird somit die für das räumliche Sehen des Menschen notwendige Information simultan bereitgestellt. Das Paar menschlicher Augen nimmt dabei die räumliche Tiefe eines Gegenstandes dadurch wahr, daß die vonIn all techniques, the information necessary for human spatial vision is provided simultaneously. The pair of human eyes perceives the spatial depth of an object by

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den einzelnen Augen beobachteten Bilder des Gegenstandes unter geringfügig verschiedenen Blickwinkeln erscheinen.The images of the object observed by each eye appear from slightly different viewing angles.

Bei der Kinoprojektion werden die beiden Bilder gemeinsam auf eine Leinwand projiziert. Voraussetzung dafür ist entweder der Verzicht auf Information durch Reduzierung auf eine Schwarz-Weiß-Darstellung und Auswahl des für das linke und das rechte Auge bestimmten Bildes mittels Rot/Grün-Farbfilterung (Amalglyphen-Verfahren) oder aber bei gewünschter Farbwiedergabe eine Simultanprojektion mittels zweier in ihren optischen Eigenschaften hinreichend übereinstimmenden Projektoren und Infomationsauswahl mittels Polarisierung des Lichts und entsprechender Filterung beim Betrachter.In cinema projection, the two images are projected together onto a screen. The prerequisite for this is either the omission of information by reducing it to a black and white representation and selecting the image intended for the left and right eye using red/green color filtering (amalglyph process) or, if color reproduction is desired, simultaneous projection using two projectors with sufficiently similar optical properties and information selection by polarizing the light and filtering it accordingly for the viewer.

Bei der Laserprojektion entfallen diese Möglichkeiten, da einerseits nur eine punktweise Darstellung möglich ist und andererseits eine überlagerte Darstellung zweier Laserbilder wegen mangelnder Übereinstimmung der Ablenkeinheiten zweier unterschiedlicher Projektoren nicht zu einem Bild führt, das für den Betrachter eine dreidimensionale Darstellung hinreichender Qualität liefert.With laser projection, these options are not available because, on the one hand, only a point-by-point representation is possible and, on the other hand, a superimposed representation of two laser images does not result in an image that provides the viewer with a three-dimensional representation of sufficient quality due to a lack of agreement between the deflection units of two different projectors.

Weiterhin sind aus der Fernsehtechnik Verfahren bekannt geworden, welche ebenfalls dreidimensionale Darstellungen liefern. Zum einen wird wieder das Verfahren mit Rot-Grün-Filterung verwendet. Auch beim Fernsehbild wird hier selbst bei der zeilenweisen Abtastung noch eine Überlagerung der beiden für den Betrachter flächig erzeugten Farbauszüge in schwarze und weiße Bildteile vorgenommen, wobei der die stereoskopische Darstellung hervorrufende Anteil sich in Form von Farbsäumen darstellt.Furthermore, processes have become known from television technology which also provide three-dimensional representations. On the one hand, the process with red-green filtering is used again. In the case of television images, too, even when scanning line by line, the two color extracts produced as a flat surface for the viewer are superimposed into black and white parts of the image, with the part which produces the stereoscopic representation appearing in the form of color fringes.

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Auch hier besteht bei ein Unterschied zur Laserprojektion dahingehend, daß die darzustellenden Gegenstände bei letzterer nicht flächig wiedergegeben werden können.Here, too, there is a difference to laser projection in that the objects to be displayed cannot be reproduced in a flat manner with the latter.

Eine stereoskopische Farbwiedergabe von Fernsehbildern an Zuschauer, welche frei vor einem Bildschirm sitzen oder stehen, ist derzeit mit der bei stereoskopischen Darstellungen üblichen Qualität nicht möglich. Aus sind lediglich Verfahren bekannt, welche gewisse Pseudo-Stereo-Effekte hervorrufen, wie beispielsweise das in der EP-A-O 325 019 beschriebene Verfahren, welches mit einer ein gegenüber dem anderen Glass geringfügig abgedunkeltes Glas aufweisenden Brille arbeitet. Hierbei werden gewisse horizontale Bewegungseffekte vom Betrachter als räumlich empfunden.Stereoscopic color reproduction of television images for viewers sitting or standing freely in front of a screen is currently not possible with the quality that is usual for stereoscopic displays. The only known methods are those that produce certain pseudo-stereo effects, such as the method described in EP-A-O 325 019, which works with glasses with one lens that is slightly darker than the other. In this case, certain horizontal movement effects are perceived by the viewer as spatial.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Laserprojektor der eingangs genannten Gattung bei der eine auch einem größeren Zuschauerkreis zugängliche stereoskopische Darstellung erzeugt werden soll.The invention is based on the object of producing a stereoscopic display that is accessible to a larger audience in a laser projector of the type mentioned at the beginning.

Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved with the characterizing features of claim 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei BiIdgebung durch einen freien Linienzug eine stereoskopische Darstellung durch alternative Ausnutzung desselben Laserstrahls bei zeitlich synchroner Zuordnung sowohl der Ablenkmittel als auch der das Bild dem linken bzw. rechten Auge zuweisenden Codiermittel eine qualitativ hochwertige stereoskopische Darstellung möglich ist. Ein derartiges Verfahren ist bei der Kino- bzw. FernsehbilddarstellungThe invention is based on the knowledge that when imaging through a free line, a stereoscopic representation is possible through alternative use of the same laser beam with temporally synchronous assignment of both the deflection means and the coding means assigning the image to the left or right eye. A method of this kind is used in cinema or television image display.

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nicht möglich, da sie von einer flächigen Bilddarstellung mit einmaliger Belichtung jedes Punktes der Bildfläche pro Bild ausgehen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können einzelne Teile der Bildfläche durchaus auch mehrfach berührt werden.not possible, since they are based on a flat image representation with a single exposure of each point of the image area per image. With the method according to the invention, individual parts of the image area can also be touched multiple times.

Besonders vorteilhaft ist dabei, daß ohne besondere Justierungsarbeiten ein sehr prägnanter stereoskopischer Effekt erzielbar ist, da sämtliche Ablenkvorrichtungen jeweils nur einfach vorhanden sein müssen, so daß die beiden jeweils einem Auge des Betrachters zugeordneten Darstellungen zu einem nahezu exakten Stereobild führen, welches einen lebensnahen räumlichen Eindruck gibt.What is particularly advantageous here is that a very striking stereoscopic effect can be achieved without any special adjustment work, since all of the deflection devices only have to be present, so that the two images assigned to each eye of the viewer lead to an almost exact stereo image, which gives a lifelike spatial impression.

Insbesondere günstig ist es, wenn die Teilbilder reine Linienzugdarstellung bilden, da sich dann ein Effekt von bewegten Bildern aus "tanzenden Neonröhren" erzielen läßt.It is particularly advantageous if the partial images are purely line representations, as this creates the effect of moving images made up of "dancing neon tubes".

Wenn denselben Gegenstand darstellende Teile des Projektionsbildes in aufeinanderfolgenden Sequenzen dargestellt werden, erfolgt die Wiedergabe zeitnah, so daß ein sich eventuell einstellender Flackereffekt minimiert ist.If parts of the projection image depicting the same object are displayed in successive sequences, the playback is timely, so that any flickering effect that may occur is minimized.

Bei der Bewegtbilddarstellung ist die Bildfrequenz bevorzugt entsprechend dem Bildwechsel bei der Kinoprojektion oder Fernsehbildwiedergabe angepaßt.When displaying moving images, the frame rate is preferably adjusted to match the image change during cinema projection or television image playback.

Die Kodierung erfolgt bevorzugt nach dem anaglyphischen oder dem Polaroid-Verfahren. Hierbei ist es möglich, die beiden Bilder erst nach der Erzeugung durch die Projektoren zu kodieren (z.B. Projektion durch Polarisationsfil-Coding is preferably carried out using the anaglyph or Polaroid method. Here it is possible to encode the two images only after they have been generated by the projectors (e.g. projection through polarization filters).

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ter hindurch auf eine die Polariationsrichtung nicht beeinflussende Leinwand).through onto a screen that does not affect the polarization direction).

Bei beiden Kodierverfahren müssen aber die verschiedenen mittels des Laserprojektors erzeugten Bilder so auf der Projektionsfläche ausgerichtet werden, daß für den Betrachter die beiden Bilder auf der Projektionsfläche zu einem Bild zusammenfallen. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann dies mit hoher Präzision erfolgen, so daß ein guter räumlicher Eindruck erzielt werden kann.However, with both coding methods, the various images generated by the laser projector must be aligned on the projection surface in such a way that the viewer sees the two images on the projection surface as one image. The measures according to the invention enable this to be done with high precision, so that a good spatial impression can be achieved.

Damit entfallen die bisher mit der Verwendung von zwei unterschiedlichen Projektoren bestehenden Schwierigkeiten, welche darin bestanden, daß es äußerst schwierig ist, die schwenkbaren Spiegel zweier Ablenkvorrichtungen, die üblicherweise von Galvanometer-Scannern betätigt werden und als mechanische Systeme gewissen Toleranzen unterworfen sind, kongruent auszulenken.This eliminates the difficulties that previously existed when using two different projectors, which consisted in the fact that it is extremely difficult to congruently deflect the pivoting mirrors of two deflection devices, which are usually operated by galvanometer scanners and are subject to certain tolerances as mechanical systems.

Abweichungen von der idealen Übereinstimmung stören jedoch den erwünschten stereoskopischen Effekt. Bei mobilen Anlagen ist, auch wenn beide Projektoren räumlich nur wenig voneinander getrennt sind, jeweils eine Justierung in Bezug auf die Entfernung der Projektoren zur Projektionsfläche notwendig. Zudem sind die Ablenkvorrichtungen der Laserprojektoren relativ teuer.However, deviations from the ideal match disrupt the desired stereoscopic effect. In mobile systems, even if the two projectors are only slightly separated from each other, an adjustment is necessary in relation to the distance of the projectors from the projection surface. In addition, the deflection devices of the laser projectors are relatively expensive.

Dadurch, daß die Bilder für das rechte und das linke Auge erfindungsgemäß von derselben Ablenkeinrichtung erzeugt werden, unterliegen sie bei der erfindungsgemäßen Lösung denselben durch die Ablenkvorrichtung hervorgerufen Ver-Because the images for the right and left eyes are generated by the same deflection device, they are subject to the same distortions caused by the deflection device in the solution according to the invention.

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zerrungen, so daß der stereoskopische Effekt unbeeinträchtigt bleibt.distorted so that the stereoscopic effect remains unaffected.

Da die Kodierung des Laserstrahls bevorzugt vor der Richtungsablenkung erfolgt, und der Laserstrahl hier i.a. nur einen geringen Strahlquerschnitt hat, ist es möglich, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kodierung bevorzugt verwendeten optischen Elemente klein und damit nur von geringer Trägheit zu halten und sie demzufolge schnell in den Laserstrahl schwenken zu können. Außerdem ist es möglich optische Vorrichtungen einzusetzen, die nur kleine Aperturen besitzen. Üblich sind bei Laserprojektionen Bildwechselfrequenzen von bis zu mehreren 100 Hz. Hierdurch gelingt es, stehende Bilder zu erzeugen und - da zu jedem Zeitpunkt ein Bild für eines der beiden Augen sichtbar ist - wird der bei zu geringer Bildwiederholfrequenz typische Flackereffekt nicht vergrößert.Since the coding of the laser beam preferably takes place before the directional deflection, and the laser beam generally has only a small beam cross-section, it is possible to keep the optical elements preferably used in the coding device according to the invention small and thus only have a low inertia and can therefore be quickly pivoted into the laser beam. It is also possible to use optical devices that only have small apertures. Image refresh rates of up to several 100 Hz are common in laser projections. This makes it possible to create still images and - since an image is visible to one of the two eyes at any time - the flickering effect that is typical when the image refresh rate is too low is not increased.

Die beim Anaglyphenverfahren notwendige Farbumschaltung eines Weißlicht-Laserstrahles erfolgt bei einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch das Einführen von Farbfiltern in den Laserstrahl. Bei einer anderen Ausführung erfolgt die Farbumschaltung durch die Drehung eines Prismas oder eines (Reflexions- bzw. Transmissions-) Strichgitters im Laserstrahl, wobei durch eine ortsfeste Blende die durchgelassenen Farbe festgelegt wird. Eine weitere Ausführung umfaßt einen akusto-optischen Filter (Beugung des Laserlichtes an einem durch eine akustische Welle erzeugten Phasengitter in einem Kristall, wobei die Gitterkonstante durch ein Steuersignal veränderbar ist) zur Definition der Farbe des projizierten Bildes.The color switching of a white light laser beam required in the anaglyph process is carried out in a preferred embodiment of the device according to the invention by introducing color filters into the laser beam. In another embodiment, the color switching is carried out by rotating a prism or a (reflection or transmission) line grating in the laser beam, with the color that is allowed to pass through being determined by a fixed aperture. Another embodiment includes an acousto-optical filter (diffraction of the laser light on a phase grating in a crystal generated by an acoustic wave, with the grating constant being changeable by a control signal) to define the color of the projected image.

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Bei zwei getrennten Laserlichtquellen, von denen die eine einen roten und die andere einen blauen und/oder grünen Laserstrahl emittiert, und deren Strahlen durch einen dichroitischen Farbteiler zu einem koaxialen Strahl vereinigt werden, genügt eine Unterbrechung des roten Laserstrahls zur Erzeugung eines blau/grünen Bildes und umgekehrt. With two separate laser light sources, one of which emits a red laser beam and the other a blue and/or green laser beam, and whose beams are combined into a coaxial beam by a dichroic color splitter, an interruption of the red laser beam is sufficient to produce a blue/green image and vice versa.

Zur definierten Unterbrechung eines nicht durch seine Energieversorgung modulierbaren Laserstrahls sind mehrere Verfahren geeignet: Einschwenken einer Blende in den Laserstrahl, Ablenkung des Laserstrahls über eine ortsfeste Blende, elektro-optische und akusto-optische Modulatoren.Several methods are suitable for the defined interruption of a laser beam that cannot be modulated by its energy supply: swiveling an aperture into the laser beam, deflecting the laser beam via a fixed aperture, electro-optical and acousto-optical modulators.

Bevorzugt wird jedoch das Polaroid-Verfahren, da dieses Verfahren farbige Darstellungen gestattet. Der zur Ablenkung gelangende Laserstrahl sei entweder natürlich oder durch einen Polarisator linear polarisiert. Dieser Strahl wird zur Erzeugung des Bildes für z.B. das linke Auge verwendet. Dabei ist die Ablenkeinrichtung so ausgestattet, daß die Polarisation des abgelenkten Laserstrahls sich von der Polarisation des unabgelenkten Strahles nicht unterscheidet. Bei Vorrichtungen, die den Laserstrahl durch bewegliche Spiegel ablenken, können z.B. mit Aluminium bedampfte Spiegel verwendet werden. Zur Erzeugung des Bildes für das andere Auge wird die Polarisationsrichtung des unabgelenkten Laserstrahles um 90° gedreht. Die Drehung der Polarisationsrichtung kann durch das Einschwenken eines Halbwellenplättchens (Verzögerungsplättchen) in den Laserstrahl erfolgen. Bei einer bevorzugten Ausführung wird das Halbwellenplättchen durch einen Galvanometer-Scanner betä-However, the Polaroid method is preferred because this method allows for color images. The laser beam that is deflected is either naturally polarized or linearly polarized by a polarizer. This beam is used to generate the image for the left eye, for example. The deflection device is equipped in such a way that the polarization of the deflected laser beam does not differ from the polarization of the undeflected beam. In devices that deflect the laser beam using movable mirrors, aluminum-coated mirrors can be used, for example. To generate the image for the other eye, the polarization direction of the undeflected laser beam is rotated by 90°. The rotation of the polarization direction can be achieved by swinging a half-wave plate (delay plate) into the laser beam. In a preferred embodiment, the half-wave plate is actuated by a galvanometer scanner.

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tigt. Wegen der geringen Größe des Halbwellenplättchens ergibt sich eine hohe Ansprechgeschwindigkeit. Halbwellenplättchen sind in achromatischen Ausführungen erhältlich, sodaß dieses Verfahren nicht nur auf eine Farbe (Wellenlänge) beschränkt ist.The small size of the half-wave plate results in a high response speed. Half-wave plates are available in achromatic versions, so that this process is not limited to just one color (wavelength).

Hierbei ist es insbesondere nicht notwendig - wie bei entsprechenden Verfahren, die mit Katodenstrahlröhren arbeiten - jeweils ein Augenglas der Brille mittels komplizierter Synchronisationsvorrichtungen dunkel zu tasten.In particular, it is not necessary - as is the case with corresponding processes that work with cathode ray tubes - to darken each lens of the glasses using complicated synchronization devices.

In einer anderen Ausführung erfolgt die Drehung der Polarisationsrichtung in einer Vorrichtung, die einen oder mehrere elektrooptischen Kristalle wie z.B. KD*P und ADP umfaßt. Elektrooptische Kristalle haben die Eigenschaft, die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes durch Anlegen einer elektrischen Spannung zu drehen. Bei einer bestimmten Spannung wird die Polarisationsrichtung um genau 90° gedreht.In another embodiment, the rotation of the polarization direction takes place in a device that includes one or more electro-optical crystals such as KD*P and ADP. Electro-optical crystals have the property of rotating the polarization direction of the incident light by applying an electrical voltage. At a certain voltage, the polarization direction is rotated by exactly 90°.

In einer weiteren Ausführung erfolgt die Drehung der Polarisationsrichtung in einer Vorrichtung, die mindestens eine twisted-nematische oder ferroelektrische Flüssigkristallzelle umfaßt.In a further embodiment, the rotation of the polarization direction takes place in a device which comprises at least one twisted nematic or ferroelectric liquid crystal cell.

Twisted-nematische Flüssigkristallzellen drehen bei ausgeschalteter Steuerspannung die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes um genau 90°, während bei steigender Steuerspannung die Drehung der Polarisationsrichtung bis auf 0° abnimmt.Twisted nematic liquid crystal cells rotate the polarization direction of the incident light by exactly 90° when the control voltage is switched off, while as the control voltage increases the rotation of the polarization direction decreases to 0°.

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Demgegenüber zeigen ferroelektrisch^ Flüssigkristallzellen ein eher bistabiles Verhalten und drehen die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes abhängig von der Steuerspanung um 0° oder um 90°.
5In contrast, ferroelectric^ liquid crystal cells show a rather bistable behavior and rotate the polarization direction of the incident light by 0° or 90° depending on the control voltage.
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Diese nicht-mechanischen Verfahren haben den Vorteil, trägheitlos zwischen den beiden Polarisationsrichtungen umschalten zu können.These non-mechanical methods have the advantage of being able to switch between the two polarization directions without inertia.

In einer weiteren Ausführung gelangt ein Laserstrahl zunächst auf einen um eine Achse schwenkbaren Spiegel, der in seiner Ruhestellung den Laserstrahl auf einen Polarisationsstrahlteilerwürfel so reflektiert, daß der durch den Teilerwürfel transmittierte Strahl auf die Ablenkvorrichtung trifft. Dieser transmittierte Strahl ist linear polarisiert. In einer zweiten, von der Ruhestellung verschiedenen Stellung des Spiegels, gelangt der von diesem reflektierte Strahl über einen zweiten ortsfesten Spiegel auf die Seite des Polarisationsstrahlteilerwürfels, die orthogonal zu der Seite ist, durch die der o.g. transmittierte Strahl hindurchtritt, und zwar so, daß der im Teilerwürfel reflektierte Strahl auf die Ablenkvorrichtung trifft. Dieser reflektierte Strahl ist ebenfalls linear polarisiert und seine Polarisationsrichtung steht senkrecht zur Polarisationsrichtung des o.g. transmittierten Strahles. Durch Schwenken des Spiegels zwischen den beiden genennten Stellungen kann zwischen den Polarisationsrichtungen 0° und 90° hin- und hergeschaltet werden. Der Spiegel kann insbesondere durch einen Galvanometer-Scanner betätigt werden. Da der Spiegel sehr klein sein kann, ergibt sich eine hohe Ansprechgeschwindigkeit.In a further embodiment, a laser beam first reaches a mirror that can be pivoted about an axis, which in its rest position reflects the laser beam onto a polarization beam splitter cube in such a way that the beam transmitted through the splitter cube hits the deflection device. This transmitted beam is linearly polarized. In a second position of the mirror that is different from the rest position, the beam reflected by this reaches the side of the polarization beam splitter cube via a second stationary mirror that is orthogonal to the side through which the above-mentioned transmitted beam passes, in such a way that the beam reflected in the splitter cube hits the deflection device. This reflected beam is also linearly polarized and its polarization direction is perpendicular to the polarization direction of the above-mentioned transmitted beam. By pivoting the mirror between the two positions mentioned, it is possible to switch back and forth between the polarization directions 0° and 90°. The mirror can be operated in particular by a galvanometer scanner. Since the mirror can be very small, it has a high response speed.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims or are presented in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention using the figures. They show:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Laserprojektors,Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of the laser projector according to the invention,

Figur 2 eine schematische Darstellung eines Details einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Laserprojektors,Figure 2 is a schematic representation of a detail of a second embodiment of the laser projector according to the invention,

Figur 3 eine schematische Darstellung eines Details einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Laserprojektors, sowieFigure 3 is a schematic representation of a detail of another embodiment of the laser projector according to the invention, and

Figur 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Laserproj ektors.Figure 4 is a block diagram of the laser projector according to the invention.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Laserprojektor zur Erzeugung stereoskopischer Bilder, werden die für das rechte bzw. das linke Auge bestimmten Bilder alternierend durch dieselbe Ablenkvorrichtung in zeitlich rascher Abfolge erzeugt, wobei der Laserstrahl vor seiner Ablenkung so kodiert wird, daß die Darstellung beim Betrachten durch handelsübliche rot/grün bzw. Polaroid-Brillen räumlich erscheint. In the laser projector shown in Figure 1 for generating stereoscopic images, the images intended for the right and left eye are generated alternately by the same deflection device in rapid temporal succession, with the laser beam being coded before it is deflected so that the image appears three-dimensional when viewed through commercially available red/green or Polaroid glasses.

Dabei wird der einfallende mit der Helligkeitsinformation modulierte Laserstrahl 1 mittels einer - weiter unten näher dargestellten - Vorrichtung 2 kodiert. Der kodierteThe incident laser beam 1 modulated with the brightness information is encoded by means of a device 2 - described in more detail below. The encoded

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Laserstrahl wird dann durch die Ablenkvorrichtung 3 richtungsabgelenkt. Die bevorzugte Form der Ablenkvorrichtung 3 umfaßt zwei um orthogonale Achsen 6, 7 schwenkbare Spiegel 4, 5. Der Laserstrahl trifft dabei zunächst auf den unteren Spiegel 4 und wird von diesem gegen den oberen Spiegel 5 reflektiert. Durch eine definierte Drehung der Spiegel 4, 5 kann der von Spiegel 5 reflektierte Laserstrahl in nahezu jede Richtung innerhalb des zulässigen Raumwinkelbereichs abgelenkt werden. Die beiden Spiegel 4, 5 werden durch je einen Galvanometer-Scanner 8, 9 angetrieben, so daß in Abhängigkeit von der angelegten Spannung die Stellungen der Bilder für das rechte bzw. das linke Auge steuerbar sind.The laser beam is then deflected in direction by the deflection device 3. The preferred form of the deflection device 3 comprises two mirrors 4, 5 that can be pivoted about orthogonal axes 6, 7. The laser beam first hits the lower mirror 4 and is reflected by it against the upper mirror 5. By rotating the mirrors 4, 5 in a defined manner, the laser beam reflected by mirror 5 can be deflected in almost any direction within the permissible solid angle range. The two mirrors 4, 5 are each driven by a galvanometer scanner 8, 9, so that the positions of the images for the right or left eye can be controlled depending on the applied voltage.

Damit wird auf einer Leinwand oder in einem entsprechend reflektierenden Medium ein Projektionsbild erzeugt, das von einer Person, die eine entsprechende, die zeitlich aufeinanderfolgenden Informationen jeweils einem Auge zuweisende, Brille trägt, betrachtet werden können. Diesem Betrachter erscheinen die Darstellungen räumlich. Bei Verwendung unterschiedlich polarisierter Strahlung ist es erforderlich, daß die Projektionsfläche bei Reflektion die Polarisationseigenschaften des einfallenden Strahls beibehält. This creates a projection image on a screen or in a correspondingly reflective medium, which can be viewed by a person wearing glasses that assign the chronologically successive information to each eye. To this viewer, the images appear three-dimensional. When using differently polarized radiation, it is necessary that the projection surface retains the polarization properties of the incident beam when reflected.

Zur Erzeugung des Bildes für das andere Auge durch die Drehung der Polarisationsrichtung um 90° erfolgt bei einem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Kodiervorrichtung 2 durch das Einschwenken eines Halbwellenplättchens (Verzögerungsplättchen) 10 in den Laserstrahl 1. Bei dieser bevorzugten Ausführung ist das an einemTo generate the image for the other eye by rotating the polarization direction by 90°, in an embodiment of an encoding device 2 shown in Figure 2, a half-wave plate (delay plate) 10 is pivoted into the laser beam 1. In this preferred embodiment, the

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Stift 11 angeordnete Halbwellenplättchen 10 um eine Achse 12 schwenkbar und ist von einem Galvanometer-Scanner 13 betätigbar. Wegen der geringen Größe des Halbwellenplättchens 10 ergibt sich eine hohe Ansprechgeschwindigkeit. Halbwellenplättchen sind in achromatischen Ausführungen erhältlich, sodaß dieses Verfahren nicht nur auf eine Farbe (Wellenlänge) beschränkt ist. Diese optische Kodierung kann entweder vor oder nach der Richtungsablenkung des Laserstrahls erfolgen.The half-wave plate 10 arranged on the pin 11 can be pivoted about an axis 12 and can be actuated by a galvanometer scanner 13. The small size of the half-wave plate 10 results in a high response speed. Half-wave plates are available in achromatic versions, so that this method is not limited to just one color (wavelength). This optical coding can take place either before or after the directional deflection of the laser beam.

Bei dem in Figur 3 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel einer Kodiervorrichtung 2 erfolgt die optische Kodierung dadurch, daß ein Laserstrahl 1 zunächst auf einen um eine Achse 15 schwenkbaren Spiegel 14 gelangt, der in seiner Ruhestellung den Laserstrahl 16 auf eine erste Seite 20 eines Polarisationsstrahlteilerwürfels 17 so reflektiert, daß der durch den Teilerwürfel 17 transmittierte Strahl auf die Ablenkvorrichtung 3 (nicht dargestellt) trifft. Dieser transmittierte Strahl ist linear polarisiert. In einer zweiten, von der Ruhestellung verschiedenen Stellung des Spiegels 14, gelangt der von diesem reflektierte Strahl 18 über einen zweiten ortsfesten Spiegel 19 auf eine zweite Seite 21 des Polarisationsstrahlteilerwürfels 17, die orthogonal zu der ersten Seite 20 ist, durch die der erste transmittierte Strahl hindurchtritt, und zwar so, daß der im Teilerwürfel 17 reflektierte Strahl auf die Ablenkvorrichtung 3 trifft. Dieser zweite reflektierte Strahl ist ebenfalls linear polarisiert und seine Polarisationsrichtung steht senkrecht zur Polarisationsrichtung des ersten transmittierten Strahles. Durch Schwenken des Spiegels 14 zwischen den beiden genanntenIn the further embodiment of a coding device 2 shown in Figure 3, the optical coding takes place in that a laser beam 1 first reaches a mirror 14 that can be pivoted about an axis 15 and that, in its rest position, reflects the laser beam 16 onto a first side 20 of a polarization beam splitter cube 17 in such a way that the beam transmitted through the splitter cube 17 hits the deflection device 3 (not shown). This transmitted beam is linearly polarized. In a second position of the mirror 14 that is different from the rest position, the beam 18 reflected by it reaches a second side 21 of the polarization beam splitter cube 17 via a second fixed mirror 19, which is orthogonal to the first side 20 through which the first transmitted beam passes, in such a way that the beam reflected in the splitter cube 17 hits the deflection device 3. This second reflected beam is also linearly polarized and its polarization direction is perpendicular to the polarization direction of the first transmitted beam. By pivoting the mirror 14 between the two mentioned

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Stellungen kann somit zwischen den Polarisationsrichtungen 0° und 90° hin- und hergeschaltet werden. Der Spiegel 14 kann insbesondere durch einen Galvanometer-Scanner betätigt werden. Da der Spiegel 14 sehr klein sein kann, ergibt sich eine hohe Ansprechgeschwindigkeit.Positions can thus be switched back and forth between the polarization directions 0° and 90°. The mirror 14 can be operated in particular by a galvanometer scanner. Since the mirror 14 can be very small, this results in a high response speed.

In Figur 4 wird die Steuerung des erfindungsgemäßen Laserprojektors anhand eines schematischen Blockschaltbildes dargestellt. In einem Bildprozessor 23 werden Projektionsbilder für das rechte und das linke Auge zeitlich nacheinander anhand der in einem Speichermedium 22 festgehaltenen Bilder rechnerisch erzeugt. Je nachdem, ob das Projektionsbild für das linke oder für das rechte Auge als nächstes vom Bildprozessor 2 3 abgegeben wird, wird ein entsprechendes Diskriminationssignal 24 abgegeben, welches die Kodiervorrichtung 2 steuert und gegebenenfalls umschaltet, so daß der von der Laserquelle 25 emittierte Laserstrahl 1, der bereits durch geeignete Mittel amplitudenmoduliert und/oder in seiner spektralen Zusammensetzung definiert beeinflußt worden ist, in der Kodiervorrichtung 2 ankommend, entsprechend eines der beiden Werte des optischen Parameters, die jeweils dem Projektionsbild für das linke oder das rechte Auge fest zugeordnet worden sind, kodiert wird. Weiterhin wird die Stellung der Ablenkvorrichtung 3, die erfindungsgemäß zur Erzeugung beider Projektionsbilder verwendet wird, je nach abzugebendem Projektionsbild ebenfalls von einem vom Bildprozesssor 23 abgegebenen Signal 26 gesteuert.In Figure 4, the control of the laser projector according to the invention is shown using a schematic block diagram. In an image processor 23, projection images for the right and left eye are generated one after the other using the images stored in a storage medium 22. Depending on whether the projection image for the left or right eye is output next by the image processor 23, a corresponding discrimination signal 24 is output, which controls the coding device 2 and switches it over if necessary, so that the laser beam 1 emitted by the laser source 25, which has already been amplitude-modulated by suitable means and/or influenced in a defined way in its spectral composition, is encoded on arrival in the coding device 2 according to one of the two values of the optical parameter, which have been permanently assigned to the projection image for the left or right eye. Furthermore, the position of the deflection device 3, which is used according to the invention to generate both projection images, is also controlled by a signal 26 emitted by the image processor 23, depending on the projection image to be emitted.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbei-The invention is not limited in its implementation to the preferred embodiment given above.

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spiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solution presented even in fundamentally different designs.

Claims

S0L41.1 Sheet 17 Claims

1. Laser projector with a deflection device for deflecting a laser beam,

characterized,

that in order to generate a stereoscopic (3-D) still or moving image display, at least parts of the projection image for the right eye and parts of the projection image for the left eye are generated one after the other as successive sequences by means of the deflection device (3), whereby two different values of an optical parameter of the laser light (1) striking the deflection device (3), by means of which this can be selected, are each permanently assigned to the left or right eye, in such a way that when switching between the sequences for generating the image portion assigned to the respective eye, selection means for the optical parameter assigned to this eye are also switched in an encoding device (2), so that the viewer can assign the sequences to the respective eye by means of filter glasses which allow image portions with the optical parameter assigned to this eye to pass through but suppress the image portions with the optical parameter assigned to the other eye.

2. Laser projector according to claim 1, characterized in that parts of the projection image

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exclusively form a line representation with line representation of the objects or representation of areas delimited by lines, corresponding to an image represented by neon tubes.
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3. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that parts of the projection image representing the same object are displayed in successive sequences.

4. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that the moving image display takes place with a frame rate corresponding to the image change in cinema projection or television image reproduction.

5. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that the projection image for one eye only contains those wavelengths which do not appear in the projection image for the other eye.

6. Laser projector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the projection images in the coding device (2) can be color-coded by a color filter inserted in the path of the laser beam (1).

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7. Laser projector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the projection images in the coding device (2) can be color-coded by rotating a prism or reflection or transmission grating arranged in the path of the laser beam (1), the color transmitted in each case being determined by means of a stationary aperture.

8. Laser projector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the projection images in the coding device (2) can be color-coded by an acousto-optical filter, the laser beam being diffracted by a phase grating generated by an acoustic wave in a crystal and the grating constant of the crystal being variable by a control signal.

9. Laser projector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the projection images are polarized in the coding device (2) and that the polarization of the projection images for the two eyes is linear and that the polarization directions are perpendicular to one another.

10. Laser projector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the projection images are polarized in the coding device (2) and that the polarization of the projection images for

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the two eyes are circular and the polarization rotation directions are opposite to each other.

11. Laser projector according to one of claims 9 or 10, characterized in that the change in polarization is caused by the electrically induced optical activity of a crystal.

12. Laser projector according to one of claims 9 or 10, characterized in that the change in polarization is generated by the electrically induced optical activity in a liquid crystal.

13. Laser projector according to one of claims 9 or 10, characterized in that the change in polarization is generated by a half-wave plate (retardation plate) (8) inserted into the path of the laser beam (1) before or after its directional deflection.

14. Laser projector according to claim 9, characterized in that the coding device (2) has a mirror (14) pivotable about an axis (15), a polarization splitter cube (17) and a further mirror (19), wherein the laser beam (1) in a first position of the pivotable mirror (14) is directly directed onto

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a first side (20) of the polarization splitter cube (17) is reflected and, in a second position of the pivotable mirror (14), is reflected via the further mirror (19) onto a second side (21) of the polarization splitter cube (17) arranged orthogonally to the first side (20).

15. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection device (3) comprises two mirrors (4, 5) pivotable about orthogonal axes (6, 7).

16. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection device (3) comprises a mirror pivotable about two orthogonal axes (6, 7).

17. Laser projector according to claim 15 or 16, characterized in that at least one mirror (6, 7) of the deflection device (3) is driven by a galvanometer scanner (8, 9).

18. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection device (3) comprises a pivotable mirror and a rotating polygon mirror, the axes of which are orthogonal to one another.

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19. Laser projector according to one of claims 15 to 18, characterized in that at least one mirror (6, 7, 14, 19) of the deflection device (3) is provided with a non-depolarizing reflection layer.

20. Laser projector according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection device (3) has at least one acousto-optical deflector.