EP2817666A2 - Projektionskopf für einen laserprojektor - Google Patents

Projektionskopf für einen laserprojektor

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Publication number
EP2817666A2
EP2817666A2 EP13706463.0A EP13706463A EP2817666A2 EP 2817666 A2 EP2817666 A2 EP 2817666A2 EP 13706463 A EP13706463 A EP 13706463A EP 2817666 A2 EP2817666 A2 EP 2817666A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fiber
projection head
lens
head according
fibers
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13706463.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfram Biehlig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LDT Laser Display Technology GmbH
Original Assignee
LDT Laser Display Technology GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LDT Laser Display Technology GmbH filed Critical LDT Laser Display Technology GmbH
Publication of EP2817666A2 publication Critical patent/EP2817666A2/de
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
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    • G—PHYSICS
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    • G02B19/0009—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed having refractive surfaces only
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    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
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    • G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
    • G02B6/3636—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means the mechanical coupling means being grooves
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3628—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers
    • G02B6/3664—2D cross sectional arrangements of the fibres

Definitions

  • the invention is concerned with a fiber extraction with small fiber spacings, ie with a new concept, improving the optical properties of the projection head with scanning laser projection.
  • a fiber decoupling is presented, with which there are advantages over previous solutions with fiber duo. It represents a possibility to be able to adjust the position of the crossing point between the light beams. So it is possible to place the crossing point on the polygon facets. As a result, lower light losses occur and edge discoloration when projecting is reduced.
  • the distance between the fibers is small (about 25 - 125 ⁇ ). This now makes it possible to integrate more than two fibers so that several lines can be scanned simultaneously. This allows a higher image resolution than can be realized with a fiber duo.
  • the light is transported from a laser source to the projection channel via an optical fiber.
  • the image quality is determined decisively by the optical design in the area between the end of the fiber duo and a biaxial scanner.
  • the divergent bundles of rays emerging from both light fibers are collimated by a collimation lens.
  • This beam offset leads to deterioration of the image quality.
  • the inhomogeneity of the brightness distribution in the image increases.
  • it can lead to edge discoloration.
  • the aperture eliminates much of the scattered light.
  • Fig. 1 such a known arrangement of the embodiment of the fiber outcoupling for a fiber duo is shown according to the prior art.
  • the light is transported from the laser source to the projection channel via optical fibers 100, 101.
  • a Collimating lens 102 By a Collimating lens 102, the light emerging from the two optical fibers 100, 101, divergent beam bundles are collimated.
  • different impact points occur on the polygonal facet mirror 104.
  • DE 10 2004 001 389 A1 discloses an arrangement and a device for minimizing edge discoloration in video projectors.
  • an image is projected onto a projection surface, which is composed of pixels.
  • the arrangement comprises at least one light beam emitting, variable in intensity light source and a Jus- day device after a fiber, containing an optical delay for symmetrizing the light beam, and a subsequent deflection.
  • the method and device for projecting an image onto a projection surface from DE 10 2008 063 222 A1 builds on a fiber of DE 10 2004 001 389 A1 and proposes to construct the deflection device with a scanner unit and suitable deflection mirrors. Furthermore, the deflection unit comprises fixed or movably arranged dichroic mirrors, etc., as well as optionally a diaphragm system.
  • DE 10 2007 019 017 A1 discloses a further method and a further apparatus for projecting an image on a projection surface, which is constructed from pixels, with at least one, an intensity changeable light source emitting a light beam and a coupling device after the fiber and a subsequent deflection device which directs the light beam onto the projection surface.
  • DE 601 24 565 T2 presents a raster laser projection system in which narrow neighboring light-conducting bundles are used in order to be able to scan several lines simultaneously on the projection screen.
  • the fiber ends are imaged by an optic on the projection screen.
  • the different primary color components red, green, blue
  • the colored points of light red, green, blue
  • three or more optical fibers are used.
  • One or more points on the projection surface must be irradiated sequentially or simultaneously by different scans within an image in order to superimpose on the projection surface the points of light emerging from the different optical fibers of the fiber bundle.
  • the possible structure of the optics after the fiber is not explained in detail.
  • the invention has the object to improve the structure of a projection head with a simple structure, so that the image quality is improved.
  • the invention is therefore based on the idea to cross the collimated rays at the location of the polygon facet mirror (crossing point), wherein the aperture is brought to a better position, without the functionality is impaired in any way.
  • the known collimating lens is replaced by a new decoupling system or decoupling device.
  • the system is formed by two converging lenses.
  • the first converging lens produces a focal point of the two beams near the focal plane of the second condenser lens which collimates them.
  • This crossing point is imaged by the second converging lens in the plane of the polygon facet, where then a second crossing point lies.
  • the aperture is at the first crossing point.
  • the system must be dimensioned so that there is a crossing point of both beams at the location of the polygon facet mirror.
  • the angle that both beams form with each other and the beam diameter on the projection screen preferably remain unchanged. Since the system is not limited to one fiber duo, more than two fibers can be used.
  • the advantage of this decoupling device is that the distance between the fibers low, ie, close to each other, can be selected (about 25 - 125 ⁇ ), so that now more than two fibers can now be integrated, resulting in multiple lines simultaneously scan.
  • the system can be constructed of collecting and diverging lenses.
  • Each fiber has a converging lens that creates a virtual focal spot in the focus of a diverging lens.
  • the collimation is realized in the second step by the diverging lens.
  • In front of the diverging lens there is preferably a slight inclination of the rays coming from the (two) fibers with respect to the optical axis.
  • a third variant results from adding a telescope. As a result, even the length can be reduced.
  • the collimation is carried out by the diverging lens, the beam diameter immediately thereafter now smaller and the inclination angle is greater.
  • the telescope then expands the beam and reduces the inclination angle to the required values. As a result, several optical fibers can be integrated.
  • FIG. 2 is a schematic representation of the coupling device according to the invention with two fibers
  • Fig. 6 shows an implementation possibility of the arrangement in the form of a fiber array.
  • FIG. 2 shows a coupling-out optical system 1 (decoupling system or decoupling device) for two fibers 2, 3.
  • 4 designates a first converging lens, here a focusing lens and 5 an aperture.
  • Downstream of the diaphragm 5 is a second converging lens 6, here a Collimating lens which is spaced from a polygon facet mirror 7 followed by a projection screen 20.
  • From the fibers 2, 3 are light beams 2.1 and 3.1 of a light source not shown in detail (which is variable in intensity) coupled via the converging lens 4 and through the aperture 5 and the second convergent lens 6.
  • the first converging lens 4 generates a focal point of the two beams in the focal plane or in the vicinity of the second converging lens 6, which collimates them.
  • the two beams intersect. This crossing point is imaged by the second converging lens 6 in the plane of the polygonal facet mirror 7, where a second crossing point is located.
  • the scattered light aperture 5 is located in the first crossing point.
  • the beams 2.2, 3.2 crossed by the polygonal facet mirror 7 are imaged on the projection screen 20.
  • FIG. 3 shows the use of a fiber group 10 consisting of four fibers 2, 3, 8, 9.
  • Each lens 2, 3, 8, 9 is in practice representative of a lens group. As already shown in Fig. 2, the fibers 2, 3, 8, 9 can be aligned parallel to each other, which allows a small distance of the fibers 2, 3, 8, 9 to each other and thus a small space.
  • Fig. 4 (ac) shows various arrangements of the fiber group 10 in the direction of the optical axis.
  • the optical axis lies at the intersection of the two lines Ln, L 12 .
  • the fiber end faces of the mutually parallel aligned fibers are shown in each case.
  • the fiber arrangement must be realized so that each fiber in the scanned image results in a line Z. Lines Z 11-19 are written equidistantly, the line spacing gives a defined value.
  • the arrangement 4c is formed in an analogous manner.
  • Fiber arrays 21 can be realized with high precision, for example silicon plates 22 (or glass) with parallel V-grooves 23, as shown in FIG. In each groove then an optical fiber can be introduced with great precision.
  • the coupling-out 1 is to be dimensioned so that a crossing point of the beam is located at the location of the polygonal facet mirror 7, the beam diameter on the projection screen 20 or on the polygon facets 7 remaining unchangeable with respect to the prior art. That is, the output should have the same beam diameter as in the prior art when using the same optical fiber on the projection screen and on the facets of the polygon mirror.
  • the distance of the converging lenses 4, 6 itself can be determined by means of the Newtonian mapping equations etc.
  • the total length depends on the relationship
  • each fiber Based on the basic functionality of converging lenses and a diverging lens, each fiber has a converging lens that creates a virtual focal point in the focus of the adjoining diverging lens. The collimation is then realized in the second step by the diverging lens and this projected onto the polygon facet mirror. The fibers are inclined towards each other such that the rays coming from the fibers are slightly inclined with respect to the optical axis and intersect at the virtual crossing point.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem neuen Konzept die optischen Eigenschaften des Projektionskopfes bei scannender Laserprojektion verbessernd. Dazu wird eine Faserauskopplung (1) vorgestellt, mit der sich gegenüber bisherigen Lösungen mit Faserduo Vorteile ergeben. Es stellt eine Möglichkeit dar, die Lage des Kreuzungspunktes zwischen den Lichtstrahlen einstellen zu können. So ist es möglich, den Kreuzungspunkt auf die Polygonfacetten (7) zu legen. Dazu wird die bekannte Kollimationslinse durch ein neues Auskoppelsystem (1) ersetzt. Dadurch treten geringere Lichtverluste auf und Randverfärbungen beim Projizieren werden reduziert. Der Abstand zwischen den Fasern (2, 3, 8, 9) kann gering gewählt werden (etwa 25 - 125 μm). Es wird nunmehr auch möglich, mehr als zwei Fasern (2, 3, 8, 9) einzubinden, wodurch sich mehrere Zeilen (Z11-19) gleichzeitig scannen lassen. Das ermöglicht eine höhere Bildauflösung, als es mit einem Faserduo realisiert werden kann.

Description

BESCHREIBUNG
Projektionskopf für einen Laserprojektor
Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Faserauskopplung mit geringen Faserabständen, also mit einem neuen Konzept, die optischen Eigenschaften des Projektionskopfes bei scannender Laserprojektion verbessernd. Dazu wird eine Faserauskopplung vorgestellt, mit der sich gegenüber bisherigen Lösungen mit Faserduo Vorteile ergeben. Es stellt eine Möglichkeit dar, die Lage des Kreuzungspunktes zwischen den Lichtstrahlen einstellen zu können. So ist es möglich, den Kreuzungspunkt auf die Polygonfacetten zu legen. Dadurch treten geringere Lichtverluste auf und Randverfärbungen beim Projizieren werden reduziert. Der Abstand zwischen den Fasern ist gering (etwa 25 - 125 μηη). Dadurch wird es nunmehr möglich, mehr als zwei Fasern einzubinden, so dass sich mehrere Zeilen gleichzeitig scannen lassen. Das ermöglicht eine höhere Bildauflösung, als es bisher mit einem Faserduo realisiert werden kann.
Bei einem Laserprojektor wird das Licht von einer Laserquelle zum Projektionskanal über eine Lichtleitfaser transportiert. Die Bildqualität wird dabei entscheidend vom Optikdesign im Bereich zwischen dem Ende des Faserduos und einem zweiachsigen Scanner bestimmt. Die aus beiden Lichtfasern austretenden divergenten Strahlenbündel werden durch eine Kollima- tionslinse kollimiert. Gleichzeitig kommt es infolge des Abstandes des Faserduos zu unterschiedlichen Auftreffpunkten auf dem Polygon. Dieser Strahlversatz führt zur Verschlechterung der Bildqualität. Insbesondere verstärkt sich die Inhomogenität der Helligkeitsverteilung im Bild. Zudem kann es zu Randverfärbungen kommen. Die Blende eliminiert einen Großteil des Streulichtes.
In Fig. 1 ist eine derartig bekannte Anordnung der Ausführung der Faserauskopplung für ein Faserduo nach dem Stand der Technik dargestellt. Beim Laserprojektor wird das Licht von der Laserquelle zum Projektionskanal über Lichtleitfasern 100, 101 transportiert. Durch eine Kollimationslinse 102 werden die aus den beiden Lichtleitfasern 100, 101 austretenden, divergierenden Strahlenbündel kollimiert. Gleichzeitig kommt es infolge des lateralen Abstan- des der Fasern 100, 101 im Faserduo zu unterschiedlichen Auftreffpunkten auf dem Polygonfacettenspiegel 104.
Aus der DE 10 2004 001 389 A1 sind eine Anordnung und eine Vorrichtung zur Minimierung von Randverfärbungen bei Videoprojektoren bekannt. Dabei wird ein Bild auf eine Projektionsfläche projiziert, das aus Bildpunkten aufgebaut ist. Die Anordnung umfasst mindestens eine ein Lichtbündel aussendenden, in der Intensität veränderbare Lichtquelle und eine Jus- tageeinrichtung nach einer Faser, enthaltend ein optisches Delay zur Symmetrisierung des Lichtstrahls, und eine sich anschließende Ablenkeinrichtung.
Das Verfahren und die Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsfläche aus der DE 10 2008 063 222 A1 baut auf eine Faser der DE 10 2004 001 389 A1 auf und schlägt vor, die Ablenkeinrichtung mit einer Scannereinheit und geeigneten Umlenkspiegeln aufzubauen. Des Weiteren umfasst die Ablenkeinheit fest oder beweglich angeordnete dich- roitische Spiegel etc. sowie gegebenenfalls ein Blendensystem.
Die DE 10 2007 019 017 A1 offenbart ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsfläche, welches aus Bildpunkten aufgebaut ist, mit mindestens einer ein Lichtbündel aussendenden, in der Intensität veränderbaren Lichtquelle und einer Auskoppeleinrichtung nach der Faser und einer sich anschließenden Ablenkeinrichtung, die das Lichtbündel auf die Projektionsfläche leitet.
Die DE 41 40 786 A1 beschäftigt sich mit einem Projektionssystem, in dem enge Faserbündel zur optischen Verbindung zwischen Lichtquelle und Projektor verwendet werden. Die aus den einzelnen Fasern austretenden Lichtbündel werden über eine Optik auf dem Projektionsschirm abgebildet. Durch ein optisches Element zur Stahlvereinigung lassen sich verschiedenen Bildinhalte überblenden. Der Aufbau der Optik wird nicht näher erläutert.
Die DE 601 24 565 T2 stellt ein Raster-Laserprojektionssystem vor, bei dem enge benachbarte Lichtleitbündel verwendet werden, um auf dem Projektionsschirm gleichzeitig mehrere Linien scannen zu können. Die Faserenden werden durch eine Optik auf dem Projektionsschirm abgebildet. Die verschiedenen primären Farbanteile (Rot, Grün, Blau) werden von verschiedenen Lichtleitfasern transportiert. Damit alle Farbtöne erzeugt werden können, müssen die farbigen Lichtpunkte (Rot, Grün, Blau) auf der Projektionsfläche überlagert werden. Dazu werden drei oder mehr Lichtleitfasern verwendet. Es müssen ein oder mehrere Punkte auf der Projektionsfläche nacheinander oder gleichzeitig von verschiedenen Scans innerhalb eines Bildes bestrahlt werden, damit es auf der Projektionsfläche zu einer Überlagerung der Lichtpunkte, welche aus den verschiedenen Lichtleitfasern des Faserbündel austreten, kommt. Der mögliche Aufbau der Optik nach der Faser wird nicht näher erläutert.
Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, bei einfachem Aufbau die Eigenschaften eines Projektionskopfes zu verbessern, so dass die Bildqualität verbessert wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Das Problem der Bildverbesserung ließe sich in einer ersten Idee durch eine Vergrößerung der Polygonfacette bewerkstelligen. Diese Vergrößerung würde aber zu wesentlich höheren Kosten führen und möglicherweise die Realisierbarkeit der Polygonfacette bei hinreichender Qualität einschränken.
Der Erfindung liegt daher die Idee zugrunde die kollimierten Strahlen am Ort des Polygonfacettenspiegels zu kreuzen (Kreuzungspunkt), wobei die Blende an eine bessere Position gebracht wird, ohne dass die Funktionalität in irgendeiner Weise beeinträchtigt wird. Dazu wird die bekannte Kollimationslinse durch ein neues Auskoppelsystem bzw. Auskoppeleinrichtung ersetzt.
In einer ersten Variante wird das System durch zwei Sammellinsen gebildet. Die erste Sammellinse erzeugt einen Brennpunkt der beiden Strahlenbündel in der Nähe der Brennebene der zweiten Sammellinse, die diese kollimiert. In der Brennebene der ersten Sammellinse kreuzen sich die beiden Strahlenbündel. Dieser Kreuzungspunkt wird von der zweiten Sammellinse in die Ebene der Polygonfacette abgebildet, wo dann ein zweiter Kreuzungspunkt liegt. Die Blende liegt im ersten Kreuzungspunkt. Dabei muss das System so dimensioniert werden, dass sich am Ort des Polygonfacettenspiegels ein Kreuzungspunkt beider Strahlenbündel befindet. Der Winkel, den beide Strahlenbündel miteinander bilden sowie der Strahlendurchmesser am Projektionsschirm bleiben hingegen bevorzugt unverändert. Da das System nicht auf ein Faserduo beschränkt ist, lassen sich auch mehr als zwei Fasern verwenden. Der Vorteil dieser Auskopplungseinrichtung liegt darin, dass der Abstand zwischen den Fasern gering, d.h., nahe beieinanderliegend, gewählt werden kann (etwa 25 - 125 μηι), so dass des Weiteren nunmehr auch mehr als zwei Fasern eingebunden werden können, wodurch sich mehrere Zeilen gleichzeitig scannen lassen.
In einer weiteren Variante kann das System aus Sammel- und Zerstreuungslinsen aufgebaut werden. Jede Faser besitzt eine Sammellinse, die im Fokus einer Zerstreuungslinse einen virtuellen Brennpunkt erzeugt. Die Kollimierung wird im zweiten Schritt durch die Zerstreuungslinse realisiert. Vor der Zerstreuungslinse liegt bevorzugt eine geringe Neigung der aus den (beiden) Fasern kommenden Strahlen bzgl. der optischen Achse vor.
Eine dritte Variante ergibt sich durch Hinzufügen eines Fernrohres. Dadurch ist sogar die Baulänge reduzierbar. Wie in der zweiten Variante erfolgt die Kollimierung durch die Zerstreuungslinse, wobei der Strahlendurchmesser unmittelbar danach nun kleiner und der Neigungswinkel größer ist. Das Fernrohr weitet anschließend den Strahl auf und verkleinert den Neigungswinkel auf die erforderlichen Werte. Dadurch können mehrere Lichtleitfasern eingebunden werden.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Auskoppeloptik mit zwei Fasern,
Fig. 3 eine Darstellung mit mehreren Fasern,
Fig. 4a -c eine Darstellung verschiedener Faseranordnungen,
Fig. 5 eine skizzenhafte Darstellung eines projizierten Bildes,
Fig. 6 eine Realisierungsmöglichkeit der Anordnung in Form eines Faserarrays.
Fig. 2 zeigt eine Auskoppeloptik 1 (Auskoppelsystem oder auch Auskoppeleinrichtung) für zwei Fasern 2, 3. Mit 4 ist eine erste Sammellinse, hier eine Fokussierungslinse und 5 eine Blende gekennzeichnet. Der Blende 5 nachgeordnet ist eine zweite Sammellinse 6, hier eine Kollimationslinse, die von einem Polygonfacettenspiegel 7 beabstandet ist, dem ein Projektionsschirm 20 folgt. Aus den Fasern 2, 3 werden Lichtbündel 2.1 und 3.1 einer nicht näher dargestellten Lichtquelle (die in der Intensität veränderbar ist) über die Sammellinse 4 und durch die Blende 5 und die zweite Sammellinse 6 ausgekoppelt. Die erste Sammellinse 4 erzeugt dabei einen Brennpunkt der beiden Strahlenbündel in der Brennebene oder in der Nähe der zweiten Sammellinse 6, die diese kollimiert. In der Brennebene der ersten Sammellinse 4 kreuzen sich die beiden Strahlenbündel. Dieser Kreuzungspunkt wird von der zweiten Sammellinse 6 in die Ebene des Polygonfacettenspiegels 7 abgebildet, wo ein zweiter Kreuzungspunkt liegt. Die Streulichtblende 5 liegt im ersten Kreuzungspunkt. Die vom Polygonfacettenspiegel 7 gekreuzten Strahlenbündel 2.2, 3.2 werden auf dem Projektionsschirm 20 abgebildet.
Fig. 3 zeigt die Verwendung einer aus vier Fasern 2, 3, 8, 9 bestehenden Fasergruppe 10.
Jede Linse 2, 3, 8, 9 steht in der Praxis stellvertretend für eine Linsengruppe. Wie bereits in Fig. 2 dargestellt, können die Fasern 2, 3, 8, 9 zueinander parallel ausgerichtet werden, was einen geringen Abstand der Fasern 2, 3, 8, 9 zueinander und damit einen geringen Bauraum ermöglicht.
Es ist eine Vielzahl verschiedener Realisierungsmöglichkeiten der Fasergruppe 10 denkbar. So zeigt Fig. 4 (a-c) verschiedene Anordnungen der Fasergruppe 10 in Blickrichtung der optischen Achse. Die optische Achse liegt im Kreuzungspunkt der beiden Linien Ln, L12. Dargestellt sind jeweils die Faserendflächen der zueinander parallel ausgerichteten Fasern. Dabei muss die Faseranordnung so realisiert werden, dass jede Faser im gescannten Bild eine Zeile Z ergibt. Die Zeilen Z11-19 werden äquidistant geschrieben, die Zeilenabstände ergeben einen definierten Wert. Im projizierten Bild 24 nach Fig. 5 bildet sich die Anordnung 4c in analoger Weise ab.
Die Anforderungen an die Fertigungstoleranzen sind bekanntlich hoch. Fasern müssen hinsichtlich Lage und Winkel sehr genau angeordnet werden (tolerierbare Abstandsfehler ca. 0,5 -2 μηη). Faserarrays 21 lassen sich mit hoher Präzision, z.B. Siliziumplatten 22 (oder Glas) mit parallel angeordneten V-Nuten 23 realisieren, wie Fig. 6 aufzeigt. In jede Nut kann dann eine Lichtleitfaser mit großer Präzision eingebracht werden. Die Auskopplung 1 ist so zu dimensionieren, dass sich am Ort des Polygonfacettenspiegels 7 ein Kreuzungspunkt der Strahlenbündel befindet, wobei der Strahlendurchmesser am Projektionsschirm 20 bzw. auf den Polygonfacetten 7 dabei gegenüber dem Stand der Technik unveränderbar bleibt. D. h., die Auskopplung soll bei Verwendung der gleichen Lichtleitfaser auf dem Projektionsschirm und auf den Facetten des Polygonspiegels den gleichen Strahldurchmesser wie nach dem Stand der Technik besitzen. Der Abstand der Sammellinsen 4, 6 selbst kann mit Hilfe der Newtonschen Abbildungsgleichungen etc. bestimmt werden.
Die Gesamtlänge lässt sich dabei nach der Beziehung
f(f + 2f2 ) + d
s = a + b + f2 + d errechnen.
d ~ f2
wobei
a Abstand der Faserendflächen zur Sammellinse 1
b Abstand Sammellinse 4 zum Brennpunkt f2
c Abstand Brennpunkt f-ι (Blende) zur Sammellinse 2
d Abstand Sammellinse 6 zum Polygonfacettenspiegel 7
f : Brennweite des zu ersetzenden Systems (Fig. 1 )
fi , f2 Brennweiten der beiden Sammellinsen 4, 6 in Fig. 2
s : Gesamtlänge vom Faserende bis zum Polygon
sind.
Der Winkel zwischen den Lichtstrahlen am Projektionsschirm 20 bestimmt sich nach a = arctan wobei „e" der lateraler Abstand zwischen den Lichtleitfasern 2, 3 (8, 9) ist.
Nicht weiter dargestellt sind die anderen beiden Varianten, da davon ausgegangen wird, dass ein derartiger Aufbau als solches leicht erklärt ist. Aufbauend auf die Grundfunktionalität von Sammellinsen und einer Zerstreuungslinse besitzt jede Faser eine Sammellinse, die im Fokus der sich anschließenden Zerstreuungslinse einen virtuellen Brennpunkt erzeugt. Die Kollimierung wird dann im zweiten Schritt durch die Zerstreuungslinse realisiert und diese auf den Polygonfacettenspiegel projiziert. Die Fasern sind zueinander derart geneigt, dass die aus den Fasern kommenden Strahlen bezüglich der optischen Achse geringfügig geneigt sind und sich im virtuellen Kreuzungspunkt kreuzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Projektionskopf für einen Laserprojektor, mit einer ein Lichtbündel aussendenden Lichtquelle und einer Auskoppeleinrichtung (1 ) nach der Faser (2, 3, 8, 9), dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (2, 3, 8, 9) voneinander gering beabstandet sind und durch die Auskoppeleinrichtung (1 ) die kollimierten Strahlen (2.2, 3.2, 8.2, 9.2) am Ort des Polygonfacettenspiegels (7) gekreuzt werden .
2. Projektionskopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinrichtung (1 ) aus einer ersten Sammellinse (4) als Fokussierlinse und einer davon beabstandeten zweiten Sammellinse (6) als Kollimationslinse besteht.
3. Projektionskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Blende (5) zwischen den beiden Linsen (4, 6) eingebunden ist.
4. Projektionskopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass Linsen (4, 6) durch eine Linsengruppe gebildet werden.
5. Projektionskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (2, 3, 8, 9) eine Fasergruppe (10) bilden, die in ein Faserarray (21 ) platziert werden.
6. Projektionskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Faserarray (21 ) beispielsweise mit Hilfe von Siliziumplatten (22) mit parallel angeordneten V- Nuten (23) gebildet wird, wobei jede Nut (23) dann eine Lichtleitfaser (2, 3, 8, 9) aufnehmen kann.
7. Projektionskopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnungen der Fasergruppe (10) in Blickrichtung der optischen Achse so gewählt werden, dass die optische Achse im Kreuzpunkt der beiden Linien (1 1 , 12) der Fasergruppe (10) liegt.
8. Projektionskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der geringe Abstand zwischen den Fasern (2, 3, 8, 9) in etwa zwischen 25 - 125 μηη liegt.
9. Projektionskopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinrichtung (1 ) aus wenigstens einer Sammellinse für jede Faser und einer Zerstreuungslinse besteht.
10. Projektionskopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auskoppeleinrichtung (1 ) zusätzlich ein sich der Zerstreuungslinse anschließendes Fernrohr umfasst.
EP13706463.0A 2012-02-21 2013-02-19 Projektionskopf für einen laserprojektor Withdrawn EP2817666A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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