DE19860017A1

DE19860017A1 - Device for projecting a video image

Info

Publication number: DE19860017A1
Application number: DE19860017A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hiller; Olaf Kotowski
Original assignee: LDT GmbH and Co Laser Display Technologie KG
Current assignee: LDT Laser Display Technology GmbH
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-06-29
Also published as: KR20010041123A; WO2000040035A1; EP1057347A1; AU1657500A; JP2002534704A

Abstract

The invention relates to a device which is especially embodied as a projector head (60). Said device comprises a line mirror (12) which has at least one mirror surface (14) for deflecting the bundle of light in the line direction of the video image and an image mirror (16) for deflecting in the direction of the image. The normal to the surface (23) of the at least one mirror surface (14) is inclined under the angle epsilon in relation to the axis of rotation (33) of the line mirror (12). According to the invention, the bundle of lights (5) is incident to the surface mirror (14) under the angle (I), with epsilon ' = epsilon +/- 4 DEG to the normal to the surface, in the position of the line mirror (12) in which the bundle of lights (5) is directed to the centre of the video image in the main projection direction (28).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbesondere ausgebildet als Projektionskopf, die für die Projektion eines Videobildes einen Zeilenspiegel mit mindestens einer Spiegelfläche zur Ablenkung eines Lichtbündels in Zeilenrichtung des Videobildes und einen Bildspiegel zur Ablenkung in Bildrichtung aufweist, wobei die Flächennormale der mindestens einen Spiegelfläche unter einem Winkel ε zur Drehachse des Zeilenspiegels geneigt ist.The invention relates to a device, in particular designed as a projection head, for the projection of a video image has a line mirror with at least one mirror surface Deflection of a light beam in the line direction of the video image and an image mirror Has deflection in the direction of the image, the surface normal of the at least one Mirror surface is inclined at an angle ε to the axis of rotation of the line mirror.

Bei der Videoprojektion mit Lichtbündeln werden Lichtbündel über Spiegel schnell in Zeilenrichtung und senkrecht dazu, in Bildrichtung, zur Darstellung der Bildpunkte des Videobildes abgelenkt. Die dazu eingesetzten Spiegel werden entsprechend ihrer Funktion als Zeilenspiegel und Bildspiegel bezeichnet.When projecting video with light beams, light beams are quickly turned into mirrors Row direction and perpendicular to it, in the direction of the image, to represent the pixels of the Video image distracted. The mirrors used for this are in accordance with their function referred to as a line mirror and image mirror.

Als Zeilenspiegel wird häufig ein Polygonspiegel eingesetzt, der die hohen Ablenkgeschwindigkeiten zur Darstellung eines Videobildes möglich macht. Es sind aber auch andere Spiegel mit hohen Schaltgeschwindigkeiten bekannt, wie sehr kleine Galvanometerspiegel, die jetzt schon die Darstellung von Videobildern geringer Punktdichte erlauben, so daß die Hoffnung besteht, daß derartige Spiegel in Zukunft für eine sehr schnelle Zeilenablenkung zur Verfügung stehen. Wenn im folgenden auf Zeilenspiegel Bezug genommen wird, sind damit vor allem Polygonspiegel gemeint. Dies bedeutet aber keine Beschränkung. Es kommt einzig darauf an, daß der Zeilenspiegel durch Drehung oder Kippung um eine Drehachse eine hohe Geschwindigkeit für Winkeländerungen von Lichtbündeln erlaubt.A polygon mirror is often used as the line mirror, which has the high Deflection speeds for displaying a video image makes possible. But there are other mirrors with high switching speeds are known, such as very small ones Galvanometer mirror, which is already displaying video images of low point density allow, so that there is hope that such mirrors in the future for a very fast line deflection are available. If below refer to line level is taken to mean primarily polygon mirrors. But this does not mean Limitation. The only thing that matters is that the line mirror by rotation or Tilting around an axis of rotation a high speed for changes in angle Beams allowed.

Laserprojektionssysteme, die mittels dieser Technik arbeiten, sind aus der neueren Patentliteratur gut bekannt. Bei derartigen, insbesondere als Videosysteme ausgebildeten Projektoren, wird ein Videobild mittels des Zeilenspiegels und des Bildspiegels rasternd abgebildet, jedoch werden Laserstrahlen im Unterschied zur herkömmlichen Bildröhre anstelle von Elektronenstrahlen eingesetzt.Laser projection systems that use this technique are from the newer Patent literature well known. In such, especially designed as video systems Projectors, a video image is rasterized by means of the line mirror and the image mirror imaged, however, laser beams are different from the conventional picture tube used instead of electron beams.

Die Farb- und Helligkeitsinformation für jeden Bildpunkt des Videobildes erfolgt dabei durch eine geeignete Modulation des Laserstrahls, vorzugsweise vor der Ablenkung durch Zeilenspiegel und Bildspiegel.The color and brightness information for each pixel of the video image is done by a suitable modulation of the laser beam, preferably before being deflected by Line mirror and image mirror.

Ein derartiges Laserprojektionssystem ist beispielsweise in der DE 43 24 848 C2 beschrieben. In einem der dargestellten Beispiele ist eine erste Einrichtung zur Laserstrahlerzeugung, Lasermodulation und Strahlzusammenführung von Laserlicht verschiedener Farben von einer zweiten Einrichtung, die allein aus Zeilenspiegel, Kippspiegel und einer Transferoptik besteht, räumlich getrennt. Die Lichtübertragung zwischen der ersten Einrichtung und der davon getrennten rasternden zweiten Einrichtung erfolgt über eine Lichtleitfaser. Die rasternde zweite Einrichtung, die im folgenden auch Projektionskopf genannt wird, besteht im wesentlichen aus einer zweiachsigen Ablenkeinrichtung, insbesondere mit einem Polygonspiegel und einem in Lichtausbreitungsrichtung nachfolgenden Kippspiegel, wobei dieser ferner noch eine Aufweitungsoptik folgen kann.Such a laser projection system is for example in DE 43 24 848 C2 described. In one of the examples shown, a first device for Laser beam generation, laser modulation and beam combination of laser light different colors from a second facility made up solely of line mirrors, tilting mirrors and there is a transfer optics, spatially separated. The light transmission between the first The device and the separate rastering second device is carried out via a Optical fiber. The rasterizing second device, which in the following also projection head consists essentially of a biaxial deflection device, in particular with a polygon mirror and one in the direction of light propagation following tilting mirror, which can also follow an expansion optics.

Ein derartiger Aufbau ist jedoch nicht zwingend. In derselben Druckschrift wird beispielsweise ein Laserprojektionssystem angegeben, bei dem im Projektionskopf auch eine Einrichtung aus dichroitischen Spiegeln zum Zusammenführen mehrerer Laserlichtbündel zu einem einzigen Lichtbündel vorgesehen ist. Weiter ist in einem Projektionsgerät gemäß der JP 363- 306417 ein vor dem Polygonspiegel liegender Bildspiegel vorgesehen, also in unterschiedlicher Anordnung im Vergleich zu derjenigen in der oben angegebenen deutschen Druckschrift.However, such a structure is not mandatory. For example, in the same publication specified a laser projection system, in which a device in the projection head from dichroic mirrors to merge several laser light beams into one single light beam is provided. Furthermore, in a projection device according to JP 363- 306417 an image mirror lying in front of the polygon mirror is provided, ie in different arrangement compared to that in the above German Publication.

Bei einem anderen Projektionsgerät gemäß der JP 61-90122 beinhaltet der Projektor ferner die Lichtquellen für die Farben Rot, Grün und Blau. Der helligkeits- und farbmodulierte Lichtstrahl wird dabei zunächst auf einen als Polygonspiegel ausgebildeten Zeilenspiegel gelenkt, dem ein Bildspiegel, ebenfalls als Polygonspiegel ausgeführt, folgt. Der dabei eingesetzte Bildspiegel müßte dabei allerdings eine große Spiegelfläche haben, um den bereits in der Zeilenrichtung abgelenkten Lichtstrahl vollständig zu erfassen. Um dies zu vermeiden, ist ein gekrümmter Spiegel vorgesehen, damit der üblicherweise ausreichende Spiegelflächenbereich des Polygonspiegels optisch aufgeweitet ist. In another projection device according to JP 61-90122, the projector also includes the light sources for the colors red, green and blue. The brightness and color modulated The light beam is first directed onto a line mirror designed as a polygon mirror steered, which is followed by an image mirror, also designed as a polygon mirror. The one there The image mirror used should have a large mirror area around it fully detect light beam already deflected in the line direction. To do this avoid, a curved mirror is provided so that the usually sufficient Mirror surface area of the polygon mirror is optically widened.

In einem Projektionsgerät gemäß der JP 3-109591 wird der Lichtstrahl zunächst auf einen Polygonspiegel gelenkt und dann über eine Linse einem Bildspiegel zugeführt. Man benötigt dabei also eine zusätzliche Linse.In a projection device according to JP 3-109591, the light beam is first directed onto a Guided polygon mirror and then fed to an image mirror via a lens. You need an additional lens.

Ferner wird gemäß der US 4,979,030 ein abbildendes optisches System zwischen zwei Ablenkspiegeln eingesetzt. Dieses optische System ist als Relaisoptik zwischen dem Bildspiegel und dem Zeilenspiegel angeordnet und dient dazu, einen gemeinsamen Abbildungspunkt für beide Ablenkrichtungen zu schaffen.Furthermore, according to US 4,979,030, an imaging optical system is used between two Deflecting mirrors used. This optical system is used as relay optics between the Image mirror and the line mirror arranged and serves a common To create a mapping point for both deflection directions.

Diese Technik wird häufig verwendet. So ist auch in der EP 0 488 903 B1 und der US 5,051,834 jeweils eine Relaisoptik zwischen dem Zeilenspiegel und dem Bildspiegel vorgesehen.This technique is widely used. This is also the case in EP 0 488 903 B1 and US 5,051,834 each have relay optics between the line mirror and the image mirror intended.

Derartige optische Elemente gemäß dem Stand der Technik sind jedoch innerhalb des Strahlenganges zwischen den Lichtablenkeinrichtungen nachteilig, da sie Lichtverluste verursachen und die für die Bilddarstellung wichtigen Strahlparameter, wie z. B. die erforderliche geringe Divergenz des Lichtstrahls, verschlechtern. Ferner ergibt sich aufgrund der zusätzlichen optischen Elemente und die durch diese notwendigen optischen Wege auch ein erhöhter Raumbedarf. Außerdem führen alle im Strahlengang befindlichen optischen Bauelemente immer zu mehr oder weniger großen Licht- und Auflösungsverlusten, so daß für eine Optimierung eines Projektionssystems eine sorgfältige Auswahl der eingesetzten Komponenten getroffen werden muß.Such optical elements according to the prior art are, however, within the Beam path between the light deflection devices disadvantageous because they lose light cause and the important beam parameters for the image display, such. B. the required low divergence of the light beam, deteriorate. Furthermore, due to of the additional optical elements and the optical paths necessary as a result an increased space requirement. In addition, all optical in the beam path lead Components always to more or less large losses of light and resolution, so that To optimize a projection system, a careful selection of the ones used Components must be taken.

Auch bei den bekannten Polygonspiegeln gibt es Unterschiede. So sind beispielsweise Polygonspiegel bekannt, deren Normalen der Spiegelflächen senkrecht auf der Drehachse stehen. Bei anderen bekannten Polygonspiegeln sind dagegen die Flächennormalen der Spiegelflächen unter einem Winkel ε zur Drehachse geneigt.There are also differences in the known polygon mirrors. For example Polygon mirrors known, the normals of the mirror surfaces perpendicular to the axis of rotation stand. In other known polygon mirrors, however, the surface normals are Mirror surfaces inclined at an angle ε to the axis of rotation.

Auch diesbezüglich ist ein unterschiedlicher Aufwand notwendig, da sich beispielsweise bei geneigten Spiegelflächen abhängig vom Auftreffwinkel des Lichtbündels, gekrümmte Zeilen ergeben. Dies stellt zwar kein unüberwindliches Hindernis dar, denn man könnte diesen Effekt bei der Modulation des Laserlichtbündel berücksichtigen, indem das Lichtbündel immer mit derjenigen Farbintensitätsmodulation beaufschlagt wird, die dem auf einer gekrümmte Zeile jeweils geschriebenen Bildpunkt bezüglich der richtigen Wiedergabe des Bildes zukommt. Dazu ist jedoch zusätzlicher Rechen- und Steueraufwand erforderlich. A different effort is also necessary in this regard, since inclined mirror surfaces depending on the angle of incidence of the light beam, curved lines surrender. This is not an insurmountable obstacle, because you could do it Take into account the effect when modulating the laser light beam by always keeping the light beam the color intensity modulation is applied to that on a curved Line of each written pixel with regard to the correct reproduction of the image comes to. However, this requires additional computing and tax expenditure.

Aufgabe der Erfindung und ihrer Weiterbildungen ist es, eine bekannte Vorrichtung zur Projektion von Videobildern mit einem Lichtbündel zu optimieren, insbesondere so, daß der Aufwand für Steuerung und/oder optische Elemente gegenüber bekannten Einrichtungen verringert wird.The object of the invention and its developments is to provide a known device for Optimize projection of video images with a light beam, especially so that the Effort for control and / or optical elements compared to known devices is reduced.

Die Aufgabe wird bezüglich des Steuerungsaufwandes ausgehend vom einleitend genannten Stand der Technik dadurch gelöst, daß das Lichtbündel bei derjenigen Stellung des Zeilenspiegels, bei der es in das Zentrum des Videobildes, in Hauptprojektionsrichtung, gerichtet ist, unter dem Winkel
The task is solved with respect to the control effort based on the prior art mentioned in the introduction in that the light beam at the position of the line mirror at which it is directed into the center of the video image, in the main projection direction, at an angle

ϑ = ± √22,5°.ε' + 45° ± 4°
ϑ = ± √22.5 ° .ε '+ 45 ° ± 4 °

mit
With

ε' = ε ± 4°
ε '= ε ± 4 °

zur Flächennormalen auf die Spiegelfläche einfällt.to the surface normal to the mirror surface.

Damit werden vor allen Dingen einige geometrische Beziehungen zwischen den Optiken in der Vorrichtung festgelegt. Aufgrund der angegebenen Winkel sind Krümmungen in der Zeile geringer als 3%. Derartige kleine Zeilenkrümmungen werden erfahrungsgemäß nicht mehr als störend wahrgenommen, ein zusätzlicher Aufwand zur Bildentzerrung kann damit entfallen.Above all, this means that some geometric relationships between the optics in the device. Due to the given angles there are curvatures in the line less than 3%. Experience has shown that such small line curvatures are no longer possible Perceived as annoying, additional effort for image rectification can be done omitted.

Unerwarteterweise ergibt sich eine sehr einfache Beziehung für die Auswahl des Auftreifwinkels ϑ bei beliebiger Auswahl des Zeilenspiegels bezüglich der Neigung der Spiegelfläche mit einem Winkel ε zur Drehachse. Aus der angegebenen Beziehung wird aber auch deutlich, daß im Prinzip für jeden Winkel der Flächennormalen der Spiegelflächen zur Drehachse ein geeigneter Einfallswinkel für das Lichtbündel möglich ist, ein Ergebnis, das bisher nicht bekannt war oder erwartet wurde.Unexpectedly, there is a very simple relationship for choosing the Contact angle ϑ with any selection of the line level with respect to the inclination of the Mirror surface with an angle ε to the axis of rotation. However, the specified relationship becomes also clearly that in principle for every angle of the surface normal of the mirror surfaces A suitable angle of incidence for the light beam is possible, a result that was not previously known or was expected.

Unter allen Winkeln hat es sich geometrisch als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Winkel ε gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung einen Wert von 90° hat und ϑ gleich 0° gewählt ist. Andere Winkel ε und dem dadurch bedingten ϑ würden zu einer elliptischen Form des Srahlprofils auf der Spiegelfläche eines Zeilenspiegels führen, so daß vor allem bei Winkeln größer als 45° eine erhöhte Genauigkeit für die Spiegelflächen des Zeilenspiegels erforderlich wäre, weil dann die optischen Abbildungseigenschaften ungünstiger werden. Dies würde einen größeren Aufwand für die Fertigung des Zeilenspiegels erfordern, insbesondere, wenn die Fertigungsgenauigkeit kleiner als 2" betragen soll.At all angles, it has been found to be particularly advantageous geometrically if According to a preferred development of the invention, the angle ε has a value of 90 ° and ϑ is selected equal to 0 °. Other angles ε and the resulting ϑ would become one lead elliptical shape of the Srahlprofil on the mirror surface of a line mirror, so that especially at angles greater than 45 °, increased accuracy for the mirror surfaces of the Line mirror would be necessary because then the optical imaging properties become less favorable. This would require a greater effort to manufacture the Line level, especially if the manufacturing accuracy is less than 2 " should be.

Bei einer anderen vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teil der Vorrichtung mittels einer Grundplatte, mit der dieser Teil oder die Vorrichtung selbst auf einem Boden oder an einer Decke befestigbar ist, versehen und die Drehachse des Zeilenspiegels für eine Schrägprojektion unter einem Winkel zu dieser Grundplatte angeordnet. Weiter ist eine Einrichtung zur Intensitäts- und Farbmodulation des jeweiligen beleuchteten Bildpunktes vorgesehen, wobei diese Einrichtung auch Trapezverzerrungen für den durch den zur Schrägprojektion gegebenen Projektionswinkel berücksichtigt und korrigiert.In another preferred development of the invention, at least part of the Device by means of a base plate with which this part or the device itself a floor or a ceiling can be attached, provided and the axis of rotation of the Line mirror for an oblique projection at an angle to this base plate arranged. There is also a device for intensity and color modulation of the respective Illuminated pixel provided, this device also for keystone distortion the projection angle given for the oblique projection and corrected.

Die einfache Befestigung mit Hilfe einer Grundplatte an einer Decke macht die Vorrichtung besonders benutzerfreundlich, da bei üblichen Deckenhöhen unabhängig von dem Ort des Beobachters das projizierende Teil, der Projektionskopf oder die Vorrichtung selbst, sich nicht im Sichtweg eines Beobachters des Videobildes befindet. Die dazu vorgesehene Winkelstellung zur Schrägprojektion und die Korrekturmöglichkeit für Trapezverzerrungen sind wenig aufwendig. Prinzipiell sind die auftretenden Verzerrungen bei vorgegebenem Projektionswinkel bekannt und können dadurch berücksichtigt werden, daß die Zeileninformation bei durch die Verzerrung verlängerten Zeilen schneller aus einem Bildspeicher ausgelesen und in einem verkleinerten Bereich der jeweils gerasterten Zeilen geschrieben wird.The device is easily attached to a ceiling using a base plate Particularly user-friendly, as with standard ceiling heights regardless of the location of the Observer the projecting part, the projection head or the device itself is not in the line of sight of an observer of the video image. The intended one Angular position for oblique projection and the possibility of correction for keystone distortion are not very expensive. In principle, the distortions that occur are given Projection angle known and can be taken into account that the Line information for lines lengthened by the distortion faster from one Image memory read out and in a reduced area of the rasterized lines is written.

Insbesondere für die Befestigung mit der Grundplatte selbst am Boden oder Decke läßt sich eine sehr wenig aufwendige konstruktive Lösung für den Projektionskopf finden. Dazu ist gemäß einer vorzugsweisen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der Winkel der Drehachse zur Grundplatte gleich dem Winkel der Schrägprojektion zwischen Hauptprojektionsrichtung und der Normalen auf eine Projektionsfläche ± 10° ist.In particular for attachment to the base plate itself on the floor or ceiling find a very inexpensive constructive solution for the projection head. Is to According to a preferred development of the invention provided that the angle of The axis of rotation to the base plate is equal to the angle of the oblique projection between Main projection direction and the normal to a projection surface is ± 10 °.

Bei einer diesbezüglich vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Intensitäts- und Farbmodulation räumlich von dem mindestens einen Teil der Vorrichtung getrennt ist und zwischen der Einrichtung und der Vorrichtung eine Lichtleitfaserkopplung zur Übertragung des danach vom Zeilenspiegel abzulenkenden Lichtbündels vorgesehen ist. In an advantageous development of the invention in this regard, it is provided that the Device for intensity and color modulation spatially from the at least part of the Device is separated and a between the device and the device Optical fiber coupling for the transmission of what is then to be deflected by the line scan Light beam is provided.

Hier muß der Projektionskopf, das erwähnte projizierende Teil, nur mit Bildspiegel und Zeilenspiegel und einer eventuellen Aufweitungsoptik versehen sein, das räumlich von der viel schwereren Komponenten, beispielsweise den Lasern, getrennt ist. An der Decke oder am Boden muß dann nur ein kleiner Kopf angeordnet werden, was üblicherweise ohne Probleme möglich ist. Bei einer Gesamtvorrichtung, die an der Decke oder dem Boden befestigt würde, wäre dagegen eine derartige Halterung mit den schweren Komponenten, vor allem den Lasern und Transformatoren, wesentlich aufwendiger.Here the projection head, the projecting part mentioned, only has to have a mirror and Line mirror and a possible expansion optics that are spatially different from the much heavier components, such as the lasers, is separated. On the ceiling or only a small head then has to be arranged on the floor, which is usually without Problems is possible. In the case of an overall device, which is on the ceiling or floor would be attached, however, would be such a bracket with the heavy components, in front especially the lasers and transformers, much more complex.

Die Kopplung mit einer Lichtleitfaser ist ebenfalls auf einfache Weise möglich. Bei geeigneten Steckkontakten im Projektionskopf und der übrigen Vorrichtung zum Verbinden mit der Lichtleitfaser läßt sie sich auch einfach installieren. Würde man dagegen beispielsweise eine Spiegeleinrichtung zur Übertragung des Lichtes von dem Projektionskopf zur restlichen Vorrichtung vorsehen, wäre eine Kopplung wesentlich aufwendiger, vor allem, da die dann erforderlichen Justierungen der Spiegel kaum mehr von einem Nichtfachmann durchgeführt werden könnten.Coupling with an optical fiber is also possible in a simple manner. With suitable Plug contacts in the projection head and the rest of the device for connecting to the Optical fiber can also be easily installed. Would you, for example, be one Mirror device for transmitting the light from the projection head to the rest Providing the device, a coupling would be much more complex, especially since the then necessary adjustments of the mirrors are hardly carried out by a non-specialist could become.

Wie vorstehend schon bei der Darstellung des Stands der Technik ausgeführt wurde, gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Anordnung des Zeilenspiegels und des Bildspiegels. Bei einer Weiterbildung ist diesbezüglich vorgesehen, daß dem Zeilenspiegel in einem Abstand von kleiner als 4 cm in Fortpflanzungsrichtung des Lichtbündels ein Bildspiegel nachgeordnet ist, dem dann wiederum eine Aufweitungsoptik nachfolgt. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, daß der Bildspiegel dem Zeilenspiegel nachgeordnet ist. Bei umgekehrter Anordnung würde der Zeilenspiegel und dadurch der Platzbedarf im beispielhaft genannten Projektionskopf wesentlich größer werden. Das gleiche gilt, wenn ein zusätzliches optisches System zur "optischen Aufweitung" der Spiegelfläche des Zeilenspiegels gemäß JP 61-90122 eingesetzt wird.As stated above in the prior art, there are different options for the arrangement of the line mirror and the image mirror. At A further development is provided in this regard that the line mirror at a distance a picture mirror of less than 4 cm in the direction of propagation of the light beam which is then followed by an expansion lens. It is particularly advantageous that the image mirror is subordinate to the line mirror. The reverse would be the line mirror and thus the space required in the projection head mentioned as an example get much bigger. The same applies if an additional optical system is used "Optical expansion" of the mirror surface of the line mirror according to JP 61-90122 used becomes.

Weiter würde man bei einer Aufweitungsoptik üblicherweise Relaislinsen vorsehen, mit denen der Auftreffpunkt des Lichtbündels auf dem Zeilenspiegel nachfolgend auf den Kippspiegel verlegt wird, damit der gerastete Bild- und Zeilenwinkel für die nachfolgende Aufweitungsoptik virtuell vom gleichen Punkt aus erfolgt. Hier werden Bildfehler aufgrund unterschiedlicher Aufweitung jedoch auf eine ganz andere Art und Weise verringert, die den Aufwand an optischen Elementen für die Aufweitungsoptik stark reduziert, indem der Abstand zwischen Zeilenspiegel und Bildspiegel sehr kurz gehalten wird. Diesbezüglich hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Abstand zwischen diesen beiden Spiegeln unterhalb von 4 cm liegt, denn dann läßt sich die Aufweitungsoptik für die vergrößerte Eintrittspupille noch ohne großen Aufwand bezüglich unterschiedlicher Ablenkpunkte für Bild- und Zeilenablenkung auslegen und korrigieren.Furthermore, one would normally provide relay lenses with an expansion lens, with which the point of incidence of the light beam on the line mirror subsequent to the Tilting mirror is installed so that the snapped image and line angle for the following Expansion optics are done virtually from the same point. Image errors are due here different expansion, however, reduced in a completely different way that the The cost of optical elements for the expansion optics is greatly reduced by the The distance between the line mirror and the image mirror is kept very short. In this regard it turned out to be particularly favorable if the distance between these two mirrors is below 4 cm, because then the expansion optics for the enlarged Entrance pupil with little effort regarding different deflection points for image and design and correct line deflection.

Der angegebene Abstand von bis zu 4 cm läßt ferner für die Bewegung eines Bildspiegels genügend Raum. Aufgrund des durch diese Weiterbildung möglich gewordenen Verzichts auf Relaislinsensysteme werden Lichtverluste und Abbildungsfehler, insbesondere auch durch Staub auf den Linsen oder Inhomogenitäten im Linsenmaterial, wesentlich verringert. Die Strahlqualität des Lichtbündels ist deshalb gemäß der Weiterbildung wesentlich besser als bei anderen bekannten Projektionssystemen.The specified distance of up to 4 cm also allows for the movement of an image mirror enough space. Due to the waiver made possible by this further training Relay lens systems become loss of light and aberrations, especially through Dust on the lenses or inhomogeneities in the lens material, significantly reduced. The Beam quality of the light beam is therefore much better than according to the training in other known projection systems.

Aufweitungsoptiken sind beispielsweise aus der DE 43 24 849 C2 bekannt. Insbesondere ist in dieser Druckschrift ein nach der Tangensbedingung korrigiertes Linsensystem angegeben. Aus dieser Druckschrift ist aber auch entnehmbar, daß derartige Optiken mit mehr als zwei Stufen verwirklicht werden können.Expansion optics are known for example from DE 43 24 849 C2. In particular is in this document a lens system corrected according to the tangent condition is specified. From this document it can also be seen that such optics with more than two Stages can be realized.

Zur Optimierung ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Aufweitungsoptik ein nach der Tangensbedingung korrigiertes, genau zweistufiges afokales Linsensystem ist. Demgemäß wird also ein zweistufiges System aus dem technischen Möglichkeitsbereich ausgewählt, das auch hier den Vorteil gegenüber anderen Lösungen erbringt, nämlich daß aufgrund der kleineren Linsenzahl der Aufwand geringer gehalten werden kann. Weiter werden auch Lichtverluste durch Streuungen und Reflexionen vorteilhafterweise vermindert, ähnlich wie es vorhergehend schon bezüglich des Relaissystems näher beschrieben wurde.To optimize, it is provided according to a development of the invention that the Expansion optics an exactly two-stage afocal corrected according to the tangent condition Lens system is. Accordingly, a two-stage system becomes technical Possibility area selected, which also has the advantage over other solutions provides, namely that due to the smaller number of lenses the effort is kept lower can be. There are also light losses due to scattering and reflections advantageously reduced, similarly as it was previously with regard to the Relay system was described in more detail.

Für die Anordnung der Aufweitungsoptik hat es sich gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft herausgestellt, wenn eine erste Linse der Aufweitungsoptik im Bereich von 10 mm bis 100 mm von dem Bildspiegel entfernt ist. Durch diesen Größenbereich kann die Lage und Größe der Eintrittspupille, die Größe des Projektionskopfes sowie auch eine Korrektur für unterschiedliche Ablenkpunkte zwischen Bildspiegel und Zeilenspiegel ohne größeren Aufwand optimiert werden, vor allem weil dann auf das oben genannte Relaissystem verzichtet werden kann.According to a preferred further development, it has been found for the arrangement of the expansion optics the invention is found to be advantageous if a first lens of the expansion optics in Range from 10 mm to 100 mm from the image mirror. Through this Size range can be the location and size of the entrance pupil, the size of the Projection head as well as a correction for different deflection points between Image mirror and line mirror can be optimized without much effort, mainly because then the relay system mentioned above can be dispensed with.

Ein in gleicher Richtung zielender Vorteil ergibt sich ferner gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, bei der die Eintrittspupille der Aufweitungsoptik in einem kleineren Abstand als 80 mm und insbesondere kleiner als 30 mm vor dem ersten Linsenscheitel liegt. An advantage in the same direction also results from a further development of Invention in which the entrance pupil of the expansion optics are at a smaller distance than 80 mm and in particular less than 30 mm before the first lens apex.

Ein großes, bisher nur mit hohem Aufwand lösbares Problem bei der Abbildung mit Zeilen- und/oder Bildspiegeln ist das Auftreten von Geisterbildern, die beispielsweise dadurch entstehen können, daß ein Polygonspiegel in der Regel in ein Gehäuse mit einer Lichteintritts- und einer Lichtaustrittsöffnung eingebaut ist, wobei diese Öffnung mit einer planparallelen transparenten Platte hermetisch abgeschlossen ist. Die von der planparallelen Platte reflektierten Lichtbündel treffen wieder auf die Spiegelflächen des Polygonspiegels auf und erscheinen bei der Bilderzeugung versetzt zum gewünschten Bild. Derartige Geisterbilder könnte man in üblicher Weise durch Vergütung, also durch Aufbringen geeigneter dielektrischer Schichten auf dieses Fenster, vermindern.A big problem that has so far only been able to be solved with great effort when mapping with line and / or image mirroring is the appearance of ghost images, for example can arise that a polygon mirror usually in a housing with a Light entry and a light exit opening is installed, this opening with a plane-parallel transparent plate is hermetically sealed. That of the plane-parallel Plates of reflected light bundles hit the mirror surfaces of the polygon mirror again and appear staggered during image generation to the desired image. Such Ghosts could be done in the usual way by remuneration, that is, by applying suitable dielectric layers on this window.

In der Praxis hat sich unerwarteterweise gezeigt, daß ein ganz anderer Ansatz wesentlich vorteilhafter ist. Diesbezüglich ist eine bevorzugte Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lichtweg, welcher von dem Lichtbündel nach Reflexion vom Zeilenspiegel durchlaufen wird, ein für Licht teilweise durchlässiger Körper vorgesehen ist, der in allen durch das Rastern bedingten Punkten eine Neigung zur Drehachse des Zeilenspiegels aufweist, die größer als 1° ist und insbesondere im Bereich 2° bis 10° liegt.In practice, it has been unexpectedly shown that a completely different approach is essential is more advantageous. In this regard, a preferred further development is characterized in that that in a light path, which is from the light beam after reflection from the line mirror is passed through, a body partially permeable to light is provided, which in all points caused by the rasterization an inclination to the axis of rotation of the line mirror has that is greater than 1 ° and is in particular in the range 2 ° to 10 °.

Unerwarteterweise ergab sich bei Versuchen auch, daß die Wirkung des Fensters auch bei einer Linse erzielt wird. Die erste Linse, beispielsweise einer Relaisoptik zwischen Zeilenspiegel und Bildspiegel oder eine Aufweitungsoptik gemäß DE 43 24 849 C2 ist geeignet, dieses Geisterbild zu vermeiden, falls die Linsenkrümmung geeignet gewählt ist. Aber selbst diese einfache Lösung wurde bisher nicht erkannt.Unexpectedly, tests also showed that the effect of the window also a lens is achieved. The first lens, for example a relay optics between Line mirror and image mirror or an expansion lens according to DE 43 24 849 C2 suitable to avoid this ghost image if the lens curvature is chosen appropriately. But even this simple solution has not yet been recognized.

Da Polygonspiegel wegen der schnellen Umlaufgeschwindigkeit üblicherweise in einem Gehäuse bei Unterdruck und/oder einer speziellen Gasfüllung, wie Helium, verwendet werden, so daß ein Fenster zum Lichtein- und -auslaß vorgesehen sein muß, werden Geisterbilder von diesen als Fenster verwendeten planparallelen Platten fast immer als störender Effekt beobachtet. Insbesondere diesbezüglich ist bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der für Licht teilweise durchlässige Körper, das Fenster, eine planparallele Platte ist, die insbesondere zum Abschluß eines Gehäuses gegen die umgebende Atmosphäre für den Polygonspiegel vorgesehen ist.Since polygon mirrors are usually in one because of the high speed of rotation Housing with negative pressure and / or a special gas filling, such as helium, used will be, so that a window for light inlet and outlet must be provided Ghosts of these plane-parallel panels almost always used as windows disturbing effect observed. In this regard, in particular, is preferred Further development of the invention provided that the body partially permeable to light, the Window, is a plane-parallel plate, which in particular against the conclusion of a housing the surrounding atmosphere is intended for the polygon mirror.

Besonders einfach gestaltet sich die Vorrichtung, insbesondere der Projektionskopf, aber, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Ablenkeinrichtung für das Lichtbündel, also hier der Zeilenspiegel und der Bildspiegel eine Kombination aus einem Polygonspiegel und einem Kippspiegel ist. The device, in particular the projection head, is particularly simple, but if according to an advantageous development of the invention, the deflection device for the Beams of light, so here the line mirror and the image mirror a combination of one Polygon mirror and a tilt mirror is.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen noch näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Projektionssystems mit Schrägprojektion; Figure 1 is a schematic representation of a projection system with oblique projection.

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Projektionskopfes zur Veranschaulichung der Prinzipien, die gemäß der Erfindung und ihrer Weiterbildungen zum Einsatz kommen; Figure 2 is a schematic representation of a projection head to illustrate the principles of the invention and its developments come used according to.

Fig. 3 eine Darstellung eines in einem Gehäuse gekapselten Polygonspiegels aus zwei Ansichten zur Erläuterung der Entstehung und Vermeidung von Geisterbildern; 3 is an illustration of an encapsulated in a housing polygon mirror of two views for explaining the formation and prevention of ghost images.

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Polygonspiegels aus zwei Ansichten zur Erläuterung verschiedener Winkel und Winkelbeziehungen; Figure 4 is a schematic representation of a polygon mirror of two views for explaining various angles and angular relationships.

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit eines besonders günstig gewählten Einfallswinkels ϑ eines Lichtbündels auf einer Spiegelfläche eines Polygonspiegels in Abhängigkeit von der Neigung der Spiegelfläche ε in Verbindung mit einem Schema zur Veranschaulichung der dargestellten Winkel. Fig. 5 is a graph showing the dependence of a particularly favorable selected incidence angle θ of a light beam on a mirror surface of a polygon mirror in dependence on the inclination of the mirror surface ε in conjunction with a diagram showing the angles shown.

Bei der Projektion von Videobildern mit Hilfe von Lichtbündeln, insbesondere Laserstrahlen, ist es besonders günstig, die Ablenkeinrichtungen für das Lichtbündel von der Modulationseinrichtung und den Lasern abzukoppeln, weil dadurch ein leichter Projektionskopf möglich ist, der unabhängig von schweren Teilen, wie Transformatoren, Laserstrahlungsquellen und ähnlichem einfach zu installieren ist. Insbesondere kann dieser Projektionskopf dann an der Decke eines Zimmers befestigt werden, so daß die Projektion des Laserbildes nur wenig von eventuell herumlaufenden Zuschauern gestört wird. Dabei ist auch die Lasersicherheit erhöht, weil damit die Wahrscheinlichkeit herabgesetzt ist, daß zufällig ein Beobachter in den Bereich der Laserablenkung gerät, was beispielsweise dann gefährlich sein könnte, wenn eine der Ablenkeinrichtungen ausfällt und die volle Leistung des Lasers die Netzhaut des Auges eines Beobachters trifft. When projecting video images using light beams, especially laser beams, it is particularly favorable to deflect the light beam from the Decoupling the modulation device and the lasers because this makes it easier Projection head is possible, which is independent of heavy parts such as transformers, Laser radiation sources and the like is easy to install. In particular, this can Projection head can then be attached to the ceiling of a room so that the projection the laser image is only slightly disturbed by viewers who may be walking around. It is laser safety is also increased because it reduces the likelihood that An observer accidentally gets into the area of the laser deflection, for example what then could be dangerous if one of the deflectors fails and the full performance of the Laser hits the retina of an observer's eye.

Zur Befestigung, beispielsweise an der Decke oder dem Boden desjenigen Raumes, in dem eine Laserprojektion von Videobildern geplant ist, ist dann der Projektionskopf auf einer Grundplatte montiert, zu der alle Komponenten ausgerichtet sind, damit unabhängig vom Installationsort und den Projektionsbedingungen immer ideale Winkelbedingungen möglich sind. Wenn die Erfindung auch hier in einem Ausführungsbeispiel mit besonders günstigen Ausgestaltungen des Projektionskopfes dargestellt ist, ist sie jedoch nicht auf einen Projektionskopf beschränkt. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse sind auch auf Vorrichtungen zur Laserprojektion übertragbar, bei denen der Projektionskopf mechanisch optisch nicht von dem Laser abgetrennt ist.For attachment, for example to the ceiling or floor of the room in which a laser projection of video images is planned, the projection head is on one Base plate mounted to which all components are aligned, so regardless of Installation location and the projection conditions always ideal angular conditions possible are. If the invention is also here in an embodiment with particularly favorable Embodiments of the projection head is shown, but it is not one Projection head limited. The knowledge gained is also up Devices for laser projection transferable, in which the projection head is mechanical is not optically separated from the laser.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau einer derartigen Projektionseinrichtung 50 gezeigt. In einer Einrichtung 40, werden drei Lichtbündel in den Farben Rot, Grün und Blau von Lasern 34 erzeugt und anschließend mittels Modulatoren 35 bezüglich der Lichtintensität gesteuert. Anschließend werden die drei Laserlichtbündel mit einer Einrichtung 36 zu einem einzigen parallelen Strahl vereinigt und in eine Lichtleitfaser 4 eingekoppelt, die das Lichtbündel zu einem Projektionskopf 60 transportiert, wonach es in diesem ausgekoppelt wird. Innerhalb des Projektionskopfes 60 wird das ausgekoppelte Lichtbündel 5 in zwei orthogonalen Richtungen gerastert, so daß auf dem Schirm 71 ein Bild, ähnlich wie bei dem bekannten Projektionsverfahren mit Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm einer Fernsehröhre entsteht.The structure of such a projection device 50 is shown schematically in FIG. 1. In a device 40 , three light beams in the colors red, green and blue are generated by lasers 34 and then controlled by means of modulators 35 with regard to the light intensity. The three laser light bundles are then combined with a device 36 to form a single parallel beam and are coupled into an optical fiber 4 , which transports the light bundle to a projection head 60 , after which it is coupled out therein. Within the projection head 60 , the coupled-out light bundle 5 is scanned in two orthogonal directions, so that an image is formed on the screen 71 , similar to the known projection method using electron beams on the screen of a television tube.

Gemäß dem Beispiel von Fig. 1 wird bei Schrägprojektion gearbeitet, d. h. wenn sich das Lichtbündel 5 im Zentrum des gerasterten Bildes befindet, in Hauptprojektionsrichtung 28, trifft er unter zwei von 90° verschiedenen Winkeln Φ, χ, wie eingezeichnet, auf dem Schirm 71 auf. Das Bild ist dann nicht genau rechteckig, sondern im allgemeinsten Fall verzeichnet, wie es in Fig. 1 durch das Rasterfeld 70 angedeutet ist. Die in diesem Rasterfeld 70 durch unterbrochene Linien veranschaulichten Zeilen können dabei auch gekrümmt sein, wie später noch ausführlicher diskutiert wird.According to the example of FIG. 1, work is carried out in oblique projection, ie when the light beam 5 is in the center of the rastered image, in the main projection direction 28 , it strikes the screen 71 at two angles Φ, χ different from 90 °, as shown . The image is then not exactly rectangular, but in the most general case is indicated, as is indicated by the grid 70 in FIG. 1. The lines illustrated by broken lines in this grid field 70 can also be curved, as will be discussed in more detail later.

Das so entstehende verzeichnete Bild kann man im allgemeinen durch eine Elektronik 33 korrigieren, die dafür sorgt, daß der Laserstrahl 5 so moduliert wird, wie es dem jeweils beleuchteten Auftreffort auf dem rechteckigen Schirm zukommt. Außerhalb des durch den Schirm 71 gegebenen Bildbereiches wird der Laserstrahl 5 dann dunkel getastet.The resulting recorded image can generally be corrected by electronics 33 , which ensure that the laser beam 5 is modulated in the way in which the illuminated spot on the rectangular screen is concerned. Outside the image area given by the screen 71 , the laser beam 5 is then blanked.

Der Projektionskopf 60 ist, wie schematisch angedeutet aus einem Polygonspiegel 12, einem Kippspiegel 16 und einer Aufweitungsoptik 37 aufgebaut. Der Polygonspiegel 12 dient dabei zum Zeilenrastern, der Kippspiegel 16 dagegen zum Rastern senkrecht zur Zeilenrichtung, der Bildrichtung.As indicated schematically, the projection head 60 is constructed from a polygon mirror 12 , a tilting mirror 16 and an expansion lens 37 . The polygon mirror 12 is used for line screening, the tilting mirror 16, however, for screening perpendicular to the line direction, the image direction.

Dieser Polygonspiegel 12 weist mehrere Spiegelflächen 14 auf. Bei einer schnellen Umdrehung des Polygonspiegels um die Drehachse 24 fällt das Licht auf jede vorbeilaufende Spiegelfläche 14 zeitabhängig mit unterschiedlichen Winkeln auf und wird so gerastert. Derartige Ablenkungen können so schnell durchgeführt werden, daß damit die Zeilen eines Videobildes gemäß jeder bekannten Videonorm abbildbar sind.This polygon mirror 12 has a plurality of mirror surfaces 14 . With a rapid rotation of the polygon mirror about the axis of rotation 24 , the light strikes each passing mirror surface 14 at different angles, depending on the time, and is thus rasterized. Such distractions can be carried out so quickly that the lines of a video image can be mapped in accordance with any known video standard.

Für das Zeilenrastern werden zum Erreichen großer Bildpunktdichten und der dadurch erforderlichen hohen Geschwindigkeit üblicherweise Polygonspiegel 12 eingesetzt. Es ist aber bei geringeren Anforderungen für diesen Spiegel auch möglich, Kippspiegel einzusetzen. Bei Verringerung der Trägheit, beispielsweise durch Verkleinerung dieser Kippspiegel erwartet man ebenfalls eine Erhöhung der Geschwindigkeit, so daß allgemein ein Zeilenspiegel gemeint ist, der durch Drehung um eine Drehachse ein Zeilenrastern erlaubt, wenn auch in den folgenden Beispielen im wesentlichen nur Polygonspiegel gezeigt sind.For line screening, polygon mirrors 12 are usually used to achieve high pixel densities and the high speed required as a result. However, with lower requirements for this mirror, it is also possible to use tilting mirrors. When the inertia is reduced, for example by reducing these tilting mirrors, an increase in speed is also expected, so that generally a line mirror is meant which allows a line grid by rotation about an axis of rotation, although in the following examples essentially only polygon mirrors are shown.

Die Aufweitungsoptik ist ein im wesentlichen afokales Linsensystem, das gemäß der Tangensbedingung korrigiert ist. Solche Linsensysteme eignen sich besonders zur Aufweitung des durch den Polygonspiegel 12 und Kippspiegel 16 gerasterten Winkelbereichs, da sie eine verzerrungsfreie und farbunabhängige Aufweitung des Winkelbereichs zulassen. Der Tangens des Ausgangswinkels steht dabei mit dem Tangens des Einfallswinkel in konstantem Verhältnis.The expansion optics is an essentially afocal lens system that is corrected according to the tangent condition. Such lens systems are particularly suitable for widening the angular range rastered by the polygon mirror 12 and tilting mirror 16 , since they permit a distortion-free and color-independent widening of the angular range. The tangent of the starting angle is in constant relation to the tangent of the angle of incidence.

In Fig. 2 ist beispielhaft ein Projektionskopf gezeigt, bei dem sich die gesamte Ablenkeinrichtung in einem Gehäuse 2 befindet. Dabei wird das gemäß einer Videoinformation intensitätsmodulierte Licht, wie beschrieben, über einen Lichtleiter 4 eingekoppelt, mit einer Linse 6 parallelisiert und über zwei Spiegel 8 und 10 auf einen Polygonspiegel 12 zur Zeilenablenkung gerichtet.A projection head is shown by way of example in FIG. 2, in which the entire deflection device is located in a housing 2 . The light modulated in accordance with video information, as described, is coupled in via a light guide 4 , parallelized with a lens 6 and directed via two mirrors 8 and 10 onto a polygon mirror 12 for line deflection.

Zur Bildablenkung des Videobildes ist ein Kippspiegel 16 mit einer Drehachse senkrecht zur Drehachse 24 des Polygonspiegels 12 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind allerdings die Winkelstellung des Kippspiegels 16 und des Polygonspiegels 12 so ausgerichtet, daß das Videobild senkrecht zu der Zeichenebene von Fig. 2 projiziert wird. In dieser Richtung befindet sich auch die Aufweitungsoptik 37, mit der das mit den Spiegeln 12 und 16 erreichbare Videobild noch vergrößert wird.A tilting mirror 16 with an axis of rotation perpendicular to the axis of rotation 24 of the polygon mirror 12 is provided for image deflection of the video image. In this exemplary embodiment, however, the angular position of the tilting mirror 16 and the polygon mirror 12 are oriented such that the video image is projected perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2. In this direction there is also the expansion optics 37 , with which the video image that can be achieved with the mirrors 12 and 16 is enlarged.

Der Projektionskopf gemäß Fig. 2 weist noch eine Besonderheit auf, denn er ist mittels eines Lagers 21 um eine Achse 18 rotierbar angeordnet. Zum Antrieb ist ein nicht gezeigter Motor vorgesehen. Aufgrund der Rotation werden für Show- und Marketinganwendungen ganz neue Möglichkeiten erschlossen, bei denen ein Videobild zeitweise in andere Richtungen projiziert werden soll.The projection head according to FIG. 2 also has a special feature because it is arranged so that it can rotate about an axis 18 by means of a bearing 21 . A motor, not shown, is provided for driving. Due to the rotation, completely new possibilities are opened up for show and marketing applications, in which a video image is to be projected temporarily in other directions.

Um diese Rotation zu ermöglichen, wird das Lichtbündel auf der Achse 18 und auch in gleicher Richtung zu dieser eingekoppelt. Um trotzdem einen schrägen Einfall auf den Polygonspiegel zu erreichen, der sich als besonders günstig herausgestellt hat, ist die schon erläuterte Umlenkung des Lichtbündels mit Hilfe der Spiegel 8 und 10 vorgesehen. Diese Spiegel sorgen dafür, daß das Lichtbündel unter einem Winkel α_e auf die Spiegelflächen 14 des Polygonspiegels 12 einfallen kann. Dieser Winkel α_e steht mit anderen Winkeln in Beziehung, wie nachfolgend anhand von Fig. 4 noch eingehender erläutert wird. Zur praktischen Verwirklichung der optischen Anordnung für die Rotation wird in den Einzelheiten ausdrücklich auf die Darstellung in Fig. 2 verwiesen.In order to enable this rotation, the light beam is coupled in on the axis 18 and also in the same direction to the latter. In order to nevertheless achieve an oblique incidence on the polygon mirror, which has proven to be particularly favorable, the already explained deflection of the light bundle is provided with the help of the mirrors 8 and 10 . These mirrors ensure that the light beam can strike the mirror surfaces 14 of the polygon mirror 12 at an angle α _e . This angle α _e is related to other angles, as will be explained in more detail below with reference to FIG. 4. For practical implementation of the optical arrangement for the rotation, reference is expressly made to the illustration in FIG. 2 in the details.

Vorerst soll jedoch noch auf eine weitere Besonderheit eingegangen werden, die insbesondere aus Fig. 3, die einen Polygonspiegel in zwei Ansichten zeigt, deutlicher wird. Ein Polygonspiegel 12 ist nämlich üblicherweise in einem Gehäuse 13 gekapselt, damit er bei Unterdruck und/oder in einer Heliumatmosphäre betrieben werden kann, um die hohen erforderlichen Drehzahlen überhaupt zu ermöglichen. Deswegen ist üblicherweise ein Glaskörper 20 zum Abschließen des Gehäuses 13 vorgesehen.For the time being, however, a further special feature will be dealt with, which becomes clearer particularly from FIG. 3, which shows a polygon mirror in two views. A polygon mirror 12 is usually encapsulated in a housing 13 so that it can be operated under negative pressure and / or in a helium atmosphere in order to enable the high speeds required at all. For this reason, a glass body 20 is usually provided for closing off the housing 13 .

Wenn das im folgenden beschriebene Phänomen und dessen Abhilfe auch anhand dieses Glaskörpers 20 näher erläutert wird, so gilt dasselbe jedoch auch für alle anderen Glaskörper 20' im Lichtweg, so daß die Beschreibung anhand des Glaskörpers 20 nur beispielhaft verstanden werden sollte.If the phenomenon described below and its remedy is also explained in more detail with reference to this vitreous body 20 , the same also applies to all other vitreous bodies 20 'in the light path, so that the description with reference to the vitreous body 20 should only be understood as an example.

Beispielsweise können auch die Linsen einer nachfolgenden Aufweitungsoptik einen ähnlichen Effekt hervorrufen. Insbesondere könnte auch der Polygonspiegel 12 zusammen mit dem Kippspiegel 16 in einem gemeinsamen Gehäuse unter Unterdruck arbeiten, wobei dann beispielsweise das Fenster auch hinter dem Kippspiegel 16 angeordnet sein könnte. For example, the lenses of a subsequent expansion lens can also produce a similar effect. In particular, the polygon mirror 12 could also work together with the tilting mirror 16 in a common housing under negative pressure, in which case the window could also be arranged behind the tilting mirror 16 , for example.

Jeder Körper aus durchsichtigem Material hat keine hundertprozentige Transmission. Das bedeutet, daß immer ein Teil des durchgehenden Lichtes zurückreflektiert wird. Je nach Stellung der Spiegel 16 oder 14 wird dieses Teillicht von den Spiegeln noch mal reflektiert und kann im Bildfeld des zu erzeugenden Videobildes ein verschobenes "Geisterbild" erzeugen. Man könnte dieses Problem dadurch mindern, daß alle Glaskörper 20 im Lichtweg besonders hoch vergütet werden, um Rückreflexionen zu verringern. Bei dem Projektionskopf von Fig. 2 wurde jedoch ein anderer Weg gewählt. Wie in Fig. 3 unten zu sehen ist, wurde der Glaskörper 20 unter einem Winkel ξ zum einfallenden Lichtbündel angeordnet. Der Winkel ξ ist so groß gewählt, daß eventuelles vom Glaskörper zurückgeworfenes Licht in Gebiete reflektiert wird, die beim Ablenken von den Spiegeln 14 und 16 nicht erfaßt werden.Every body made of transparent material does not have a hundred percent transmission. This means that part of the continuous light is always reflected back. Depending on the position of the mirrors 16 or 14 , this partial light is reflected again by the mirrors and can generate a shifted "ghost image" in the image field of the video image to be generated. This problem could be alleviated in that all glass bodies 20 in the light path are given a particularly high compensation in order to reduce back reflections. In the projection head of FIG. 2, however, a different route was chosen. As can be seen in FIG. 3 below, the glass body 20 was arranged at an angle ξ to the incident light beam. The angle ξ is chosen so large that any light reflected by the vitreous is reflected in areas that are not detected by the mirrors 14 and 16 when deflected.

Bei dem von der ersten Linse der Aufweitungsoptik zurückgeworfenen Licht ist die Krümmung der ersten Linse ferner so gewählt, daß reflektiertes Licht nicht erneut auf die Spiegel 14 und 16 trifft. Der Winkel ξ ist so groß gewählt, daß das vom Polygonspiegel mehrfach reflektierte Licht durch den Bildspiegel 16 nicht erfaßt wird. Die Krümmung oder Schrägstellung muß dazu nicht besonders groß sein, denn es hat sich gezeigt, daß bei den Abmessungen, wie sie einleitend schon angegeben wurden, um eine Polygonspiegel möglichst optimal auszulegen, schon Winkel ξ von 1° ausreichend sind. Eine gleiche Wirkung wird bei Schrägstellung um den Winkel ψ erreicht.In the case of the light reflected by the first lens of the expansion optics, the curvature of the first lens is also selected such that reflected light does not strike mirrors 14 and 16 again. The angle ξ is chosen so large that the light reflected multiple times by the polygon mirror is not detected by the image mirror 16 . The curvature or inclination does not have to be particularly large, because it has been shown that with the dimensions, as already stated in the introduction, in order to design a polygon mirror as optimally as possible, angles ° of 1 ° are sufficient. The same effect is achieved when tilted by the angle ψ.

Um möglichst geringe Lichtverluste aufgrund von Linsen in der Aufweitungsoptik sicherzustellen und auch um die Kompaktheit des Projektionskopfes gemäß Fig. 2 zu erhöhen, wurde nur ein zweistufiges afokales Linsensystem vorgesehen. Es hat sich nun unerwarteterweise gezeigt, daß sich bei Optimierung für die erste Linse selbst dann immer ein geeigneter Winkel aufgrund deren Krümmung einhalten läßt, bei dem von der ersten Linse zurückgeworfenes Licht in Raumbereiche reflektiert wird, in denen es von den ablenkenden Spiegeln 12 und 16 nicht mehr erfaßt wird.In order to ensure the lowest possible light losses due to lenses in the expansion optics and also to increase the compactness of the projection head according to FIG. 2, only a two-stage afocal lens system was provided. It has now been shown, unexpectedly, that optimization for the first lens can always maintain a suitable angle due to its curvature, in which light reflected by the first lens is reflected in spatial areas in which it is deflected by the deflecting mirrors 12 and 16 is no longer recorded.

In Fig. 3 sind noch weitere Winkel angegeben. Der dargestellte Winkel β ist der maximalen Zeilenablenkwinkel des Lichtbündels, der durch die jeweiligen aktive Spiegelfläche 14 bewirkt wird. Senkrecht dazu ist ein maximaler Ablenkwinkel γ für die Bildablenkung gegeben, der ebenfalls aus Fig. 3 ersichtlich ist. In Fig. 3 further angles are given. The angle β shown is the maximum line deflection angle of the light beam, which is caused by the respective active mirror surface 14 . At right angles to this there is a maximum deflection angle γ for the image deflection, which is also evident from FIG. 3.

Außerdem ist in Fig. 3 ein Versatz V zu sehen. Dieser Versatz V kennzeichnet den Abstand der Drehachse zu der Projektionsrichtung des Polygonspiegels 12 und wird mit dem Radius r des Polygonspiegels (siehe Fig. 3) als r.sin (α_e/2) bemessen.In addition, an offset V can be seen in FIG. 3. This offset V denotes the distance between the axis of rotation and the direction of projection of the polygon mirror 12 and is dimensioned with the radius r of the polygon mirror (see FIG. 3) as r.sin (α _e / 2).

Das Vorsehen eines Versatzes V ist zunächst nicht einzusehen. Er hat aber Vorteile bezüglich der optimalen Rastergeometrie und der Wahl der Winkel. Wenn nämlich der Projektionskopf einen Zeilenspiegel 12 und einen Bildspiegel 16 aufweist, deren Drehachsen orthogonal sind und wobei die rasternde Ablenkung des Lichtbündels 5 mit einem Durchmesser P in einer Zeilenrichtung um einen Winkel β und in einer Bildrichtung um einen Winkel γ erfolgt und daher die schon erwähnte Hauptprojektionsachse 28 durch die Winkel β/2 und γ/2 bestimmt ist, sowie ein Winkel δ, der später noch eingehender beschrieben wird, ergeben sich besonders günstige Rasterbedingungen, wenn das Lichtbündel 5 mit Winkeln ϑ und α_e bezogen auf die Flächennormale 23 der Spiegelfläche 14 einfällt, wobei eine in Richtung der Flächennormalen weisende und vom Zentrum der Spiegelfläche 14 ausgehende Gerade einen Schnittpunkt mit einer Geraden durch die Drehachse 24 und in deren Richtung bildet.The provision of an offset V cannot be seen at first. However, it has advantages with regard to the optimal grid geometry and the choice of angles. If, in fact, the projection head has a line mirror 12 and an image mirror 16 , the axes of rotation of which are orthogonal and the raster deflection of the light bundle 5 with a diameter P takes place in an row direction by an angle β and in an image direction by an angle γ and therefore the one already mentioned The main projection axis 28 is determined by the angles β / 2 and γ / 2, and an angle δ, which will be described in more detail later, results in particularly favorable grid conditions if the light bundle 5 with angles ϑ and α _{e in} relation to the surface normal 23 of the mirror surface 14 occurs, a straight line pointing in the direction of the surface normal and starting from the center of the mirror surface 14 forming an intersection with a straight line through the axis of rotation 24 and in its direction.

Wie von dem aus der Mathematik bekannten Begriff der windschiefen Geraden bekannt ist, haben Geraden im Raum allgemein keinen Schnittpunkt. Um diesen gewünschten Schnittpunkt zu verwirklichen, ist der genannte Versatz V vorgesehen, der sich aufgrund der dargestellten Voraussetzungen für verschiedenste geometrische Bedingungen mit üblicher Vektorrechnung bestimmen läßt. Insbesondere sind zum Verständnis der geometrischen Beziehungen auch die Fig. 2 und 3 hilfreich.As is known from the notion of skewed straight lines known from mathematics, straight lines generally have no intersection in space. In order to achieve this desired intersection, the mentioned offset V is provided, which can be determined with the aid of the usual vector calculation based on the conditions shown for a wide variety of geometric conditions. In particular, FIGS. 2 and 3 are helpful in understanding the geometric relationships.

Weitere Winkel und Größen sind in Fig. 3 angegeben, auf die für eine Projektionskopfauslegung zur Erläuterung der verschiedenen optimalen Bedingungen ausdrücklich Bezug genommen wird. Insbesondere ist hier auch der Glaskörper 20 gezeigt, der sich zwischen Polygonspiegel 12 und Kippspiegel 16 befindet. Wie vorher schon angedeutet wurde, kann ein derartiger Glaskörper 20 auch zwischen dem Kippspiegel 16 und einem Bildschirm 22 vorgesehen sein, wie durch den Glaskörper 20' verdeutlicht ist. Jedoch gilt auch dafür, daß die Neigung ξ' so gewählt werden sollte, daß reflektiertes Licht nicht auf den Kippspiegel 16 und den Polygonspiegel 12 zurückfällt.Further angles and sizes are indicated in FIG. 3, to which reference is expressly made for a projection head design to explain the various optimal conditions. In particular, the glass body 20 is also shown here, which is located between the polygon mirror 12 and the tilting mirror 16 . As previously indicated, such a glass body 20 can also be provided between the tilting mirror 16 and a screen 22 , as is illustrated by the glass body 20 '. However, it also applies that the inclination ξ 'should be chosen so that reflected light does not fall back on the tilting mirror 16 and the polygon mirror 12 .

Insbesondere hat es sich aber als besonders günstig herausgestellt, wenn der Körper 20 oder der Körper 20' senkrecht zur Ablenkrichtung des Polygonspiegels geneigt wird, da erfahrungsgemäß eine wesentlich geringere Neigung in dieser Richtung erforderlich ist, um Geisterbilder zu vermeiden. Dabei wurde auch beobachtet, daß kleine Winkel unter 10° völlig ausreichend sind. Insbesondere sollte der Neigungswinkel der Oberflächen der Körper 20 bzw. 20' zur Projektionsrichtung größer als 1° sein und zwischen 2° und 10° liegen.In particular, however, it has proven to be particularly advantageous if the body 20 or the body 20 'is inclined perpendicular to the deflection direction of the polygon mirror, since experience has shown that a significantly lower inclination in this direction is required in order to avoid ghosting. It was also observed that small angles below 10 ° are completely sufficient. In particular, the angle of inclination of the surfaces of the bodies 20 and 20 'to the projection direction should be greater than 1 ° and should be between 2 ° and 10 °.

Mit derartigen kleinen Winkeln läßt sich das vorher genannte Geisterbild effektiv unterdrücken oder sogar beseitigen. Der Winkel ist aber auch klein genug, damit die unterschiedliche Brechung in dem Glaskörper 20 oder 20' aufgrund der Dispersion üblicher Materialien keine unerwünschte Farbtrennung erzeugt.With such small angles, the aforementioned ghosting can be effectively suppressed or even eliminated. However, the angle is also small enough that the different refraction in the glass body 20 or 20 'does not produce any undesired color separation due to the dispersion of conventional materials.

Die folgenden Angaben beziehen sich auf eine Optimierung eines Projektionskopfes bei einem Lichtbündel mit einem Durchmesser d in einer Größenordnung von 1 bis 10 mm bei einer Bildschirmdiagonalen von größer als 1 m für HDTV oder PAL. Damit ist berücksichtigt, daß alle optischen Bauteile einen Raumbedarf haben, der nicht optisch wirksam ist, wie beispielsweise Fasen, Fassungen, Gehäuse, Meß-, Steuer- und Antriebseinrichtungen usw. Der Durchmesser d des Lichtbündels ist dabei wesentlich durch die geometrische Auflösung sowie dem Abstand Projektor/Projektionsfläche bestimmt und bietet damit eine wesentliche Grundlage für die geometrische Dimensionierung aller optischen Baugruppen. Insbesondere ergibt sich damit und der eingesetzten Videonorm auch der minimal einzuhaltende Zeilenablenkwinkel β und der Bildablenkwinkel γ. Diesbezüglich haben sich bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 aufgrund mit praktischer Überlegungen die folgenden Größen als Anhaltspunkte für die Dimensionierung als besonders geeignet erwiesen:
Der Radius des Polygonspiegels r sollte um die 20 mm betragen, der Abstand d von der Drehachse 24 des Polygonspiegels sollte 40 mm betragen und der schon vorher erwähnte Versatz V sollte in dem Bereich von 0 bis 10 mm liegen. Insbesondere wurde im Ausführungsbeispiel ein Versatz V von 5 mm verwendet.The following information relates to an optimization of a projection head with a light beam with a diameter d in the order of 1 to 10 mm with a screen diagonal of greater than 1 m for HDTV or PAL. This takes into account that all optical components have a space requirement that is not optically effective, such as chamfers, sockets, housings, measuring, control and drive devices, etc. The diameter d of the light beam is essential due to the geometric resolution and the distance The projector / projection surface determines and thus offers an essential basis for the geometric dimensioning of all optical assemblies. In particular, this also results in the minimum line deflection angle β and the image deflection angle γ which must be observed and the video standard used. In this regard, the following variables have proven to be particularly suitable as reference points for the dimensioning in the exemplary embodiment of FIG. 2 due to practical considerations:
The radius of the polygon mirror r should be around 20 mm, the distance d from the axis of rotation 24 of the polygon mirror should be 40 mm and the previously mentioned offset V should be in the range from 0 to 10 mm. In particular, an offset V of 5 mm was used in the exemplary embodiment.

Der Winkel α_e sollte in der Größenordnung des Winkels β liegen, um höchste Kompaktheit zu ermöglichen. Mit der zusätzlichen Forderung, die aus Fig. 3 ablesbar ist, daß α_e größer als β/2 ist, erreicht man bei dem beispielhaft gezeigten Polygonspiegel 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel optimale Werte für α_e = 30° und β = 26°. Dadurch ergibt sich für den Bildablenkwinkel aufgrund der darzustellenden Fernsehnorm mit dem Seitenverhältnis 3 : 4 für das Ausführungsbeispiel ein Winkel γ von 20°. Der Winkel δ gemäß Fig. 4, der dort aus Gründen der Allgemeinheit von einem rechten Winkel abweicht, hat sich allerdings bei δ = 90° bezüglich des Raumbedarfs als besonders vorteilhaft herausgestellt. Weiter ist in Fig. 4 ein Punkt 26 zu sehen, der die Drehachse des Bildspiegels 10 bezeichnet.The angle α _e should be of the order of the angle β in order to allow maximum compactness. With the additional requirement, which can be read from FIG. 3, that α _{e is} greater than β / 2, optimal values for α _e = 30 ° and β = 26 ° are achieved in the polygon mirror 12 shown by way of example according to the exemplary embodiment. This results in an angle γ of 20 ° for the image deflection angle based on the television standard to be displayed with the aspect ratio 3: 4 for the exemplary embodiment. The angle δ according to FIG. 4, which deviates from a right angle there for reasons of generality, has proven to be particularly advantageous at δ = 90 ° with regard to the space requirement. Furthermore, a point 26 can be seen in FIG. 4, which denotes the axis of rotation of the image mirror 10 .

Die in Fig. 4 gezeigten Größen s, t und w bezeichnen den Abstand der Drehachse des Bildspiegels 16 zu seiner reflektierenden Fläche in den gezeigten Richtungen.The quantities s, t and w shown in FIG. 4 denote the distance of the axis of rotation of the image mirror 16 from its reflecting surface in the directions shown.

Zur Auslegung eines Projektionskopfes, wie er beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, sollten die folgenden Beziehungen berücksichtigt werden bzw. die folgenden Größen als Anhaltspunkt zu der Dimensionierung dienen:
The following relationships should be taken into account when designing a projection head, as shown, for example, in FIG.

1. The axis of rotation of the polygon mirror 12 should be shifted by an offset V = r.sin (α e / 2) and at a distance d <r from the intersection of the main reflection axis with the plane of the light beam incident and emerging in the line mirror.
2. If the plane of the light beam incident in the image mirror at an angle δ to The main projection axis stands and the emerging light beam the image mirror under one Image deflection angle γ and the line deflection angle β symmetrical to the main projection axis leaves, the axis of rotation of the image mirror is at a distance w = s.sin (δ / 2) from the Main projection axis removed and by a distance t = s.sin (δ / 2) from the plane of the the line of light falling out parallel to the line mirror.

Der Winkel δ sollte im optimalen Fall 90° sein. Insbesondere hat sich diesbezüglich 90° ± 10° als besonders vorteilhaft für die Kompaktheit eines Projektionskopfes herausgestellt. Dies gilt insbesondere für eine Anordnung der Ablenkeinrichtung als Kombination aus Polygonspiegel und Kippspiegel. Auf jeden Fall sollte der Winkel δ größer als 90°-γ/2 sein, damit Abschattungen des Bildes vermieden werden. Er sollte auch nicht größer als 120° sein, da die Reflexionsverhältnisse für das Lichtbündel dann ungünstiger sind.In the optimal case, the angle δ should be 90 °. In particular, 90 ° ± has in this regard 10 ° was found to be particularly advantageous for the compactness of a projection head. This applies in particular to an arrangement of the deflection device as a combination of Polygon mirror and tilt mirror. In any case, the angle δ should be greater than 90 ° -γ / 2, to avoid shadowing the image. It should also not be larger than 120 ° be because the reflection conditions for the light beam are then less favorable.

Der Abstand d zwischen der Achse des Zeilenspiegels zur Projektionsachse sollte ferner der Bedingung d-r < 4 cm genügen. Bei solchen Abständen ist es möglich, auf eine Relaisoptik zu verzichten, mit welcher der Ablenkpunkt des Polygonspiegels 12 mit dem Ablenkpunkt des Bildes des Spiegels 16 zur Deckung gebracht wird.The distance d between the axis of the line mirror to the projection axis should also satisfy the condition dr <4 cm. At such distances, it is possible to dispense with relay optics with which the deflection point of the polygon mirror 12 is made to coincide with the deflection point of the image of the mirror 16 .

Die unterschiedlichen Ablenkpunkte der beiden Spiegel berühren die Auslegung einer nachfolgenden Aufweitungsoptik nur wenig. Aufgrund des vorgesehenen geringen Abstand können daher zusätzlich optische Elemente, wie die genannte Relais-Optik, eingespart werden, wodurch unnötige Lichtverluste vermieden werden. Bezüglich dieser Auslegung sollte auch die erste Linse der Aufweitungsoptik im Bereich von 10 mm bis 100 mm hinter dem Bildspiegel liegen, wobei sich die reflektierenden Flächen des Polygonspiegels 12 und des Bildspiegels 16 in der Eintrittspupille der Aufweitungsoptik befinden und die optische Achse der Aufweitungsoptik mit der Hauptprojektionsachse identisch ist.The different deflection points of the two mirrors affect the design of a subsequent expansion optics only slightly. Because of the small distance provided, additional optical elements, such as the relay optics mentioned, can be saved, thereby avoiding unnecessary light losses. With regard to this design, the first lens of the expansion optics should also be in the range of 10 mm to 100 mm behind the image mirror, the reflecting surfaces of the polygon mirror 12 and the image mirror 16 being in the entrance pupil of the expansion optics and the optical axis of the expansion optics with the main projection axis is identical.

Sowohl für die Kompaktheit als auch für die optischen Abbildungsfähigkeit hat es sich diesbezüglich als ganz besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Eintrittspupille der Aufweitungsoptik mit einem Abstand von weniger als 80 mm und insbesondere weniger als 30 mm vor dem ersten Linsenscheitel liegt.It has stood out for both the compactness and the optical imaging ability proven to be particularly advantageous in this regard if the entrance pupil of the Expansion optics with a distance of less than 80 mm and in particular less than 30 mm before the first lens apex.

In Fig. 4 ist noch ein Winkel ε eingezeichnet, der sich auf eine andere Spiegelflächenneigung einer mit unterbrochener Linie angedeuteten Spiegelfläche 14' bezieht. Im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 wurde nämlich ein Winkel ε von 90° verwendet, weil bei allen anderen Winkeln beobachtet wurde, daß dann die Zeilen nur gekrümmt darstellbar sind. Unerwarteterweise hat sich jedoch gezeigt, daß auch andere Winkel ε möglich sind, wenn man berücksichtigt, daß Zeilenkrümmungen in der Größenordnung von 3% vom Auge kaum wahrgenommen werden. Dies reicht für die Darstellung eines Videobildes völlig aus, erbringt allerdings für CAD Anwendungen nicht die erforderliche Genauigkeit, wenn man nicht das Bild vor der Darstellung so verzerrt, daß es aufgrund des von 90° verschiedenen Spiegelflächenwinkels ε wieder entzerrt wird.An angle ε is also shown in FIG. 4, which relates to another mirror surface inclination of a mirror surface 14 'indicated by a broken line. In the exemplary embodiment of FIG. 2, an angle ε of 90 ° was used because it was observed at all other angles that the lines can then only be displayed in a curved manner. Unexpectedly, however, it has been shown that other angles ε are also possible if one takes into account that line curvatures of the order of 3% are hardly perceived by the eye. This is sufficient for the display of a video image, but does not provide the required accuracy for CAD applications if the image is not distorted before the display so that it is equalized again due to the mirror surface angle ε, which is different from 90 °.

Auf den dafür erforderlichen Steuer- und Regelaufwand kann man allerdings verzichten, wenn der Einfallswinkel ϑ des Lichtbündels auf die Spiegelfläche geeignet gewählt ist.However, you can do without the necessary tax and regulatory expenditure, if the angle of incidence ϑ of the light beam on the mirror surface is selected appropriately.

Dieses wird im Einzelnen anhand von Fig. 5 erläutert, bei der im rechten Teil eine schematische Darstellung in zwei Ansichten gezeigt ist, um den Winkel 9 besser zu verdeutlichen. Dabei wurde auch der gleiche Winkel ε wie in der Fig. 4 als Winkel zwischen Spiegelflächennormalen 23 und Drehachse eingezeichnet. Im oberen Teil ist die Abhängigkeit des Winkels ε von diesem Einfallswinkel ϑ bei optimaler Wahl als Kurve 32 gezeigt. Die Abweichung von der Kurve 32 bestimmenden Punkte 30 ist durch die angegebene Voraussetzung einer zugelassenen Krümmung von 3% gegeben. Der Toleranzbereich ist etwa so groß, wie dies durch die Punktdicke dargestellt ist. This is explained in detail with reference to FIG. 5, in which a schematic illustration in two views is shown in the right part in order to better illustrate the angle 9 . The same angle ε as in FIG. 4 was also drawn in as the angle between the mirror surface normal 23 and the axis of rotation. In the upper part, the dependence of the angle ε on this angle of incidence ϑ is shown as curve 32 with an optimal choice. The deviation from the points 30 determining the curve 32 is given by the stated condition of an approved curvature of 3%. The tolerance range is approximately as large as shown by the dot thickness.

Die eingezeichnete Kurve 32 wurde mit Hilfe einer Kurvenanpassung gewonnen. Die Kurve läßt sich formelmäßig beschreiben durch
The curve 32 drawn was obtained with the aid of curve fitting. The curve can be described by formula

ϑ = ± √22,5°.ε' + 45° ± 4°
ϑ = ± √22.5 ° .ε '+ 45 ° ± 4 °

mit
With

ε' = ε ± 4°.ε '= ε ± 4 °.

Unter Verwendung dieser Gleichung läßt sich der Einfallswinkel ϑ, wie in der Fig. 5 gezeigt ist, für jedes ε so bestimmen, daß der Aufwand für eine Entzerrung der dargestellten Bilder mittels Speichern und Recheneinheiten, wie sie schematisch mit dem Bezugszeichen 33 in Fig. 1 dargestellt ist, verringert wird. Insbesondere bezüglich der Recheneinheit ist auszuführen, daß diese bei großen Korrekturen sehr aufwendig werden kann, da die üblichen Rechenzeiten zum Entzerren bei mehreren Megahertz Videofrequenz nicht ausreichen, so daß man für eine exakte Bilddarstellung ohne eine derartige Optimierung bei anderen Winkeln nicht umhin kommen würde, komplexe Transputersysteme einzusetzen.Using this equation, the angle of incidence ϑ, as shown in FIG. 5, can be determined for each ε in such a way that the effort for an equalization of the displayed images by means of memories and computing units, as is shown schematically by reference numeral 33 in FIG. 1 is shown, is reduced. In particular with regard to the arithmetic unit, it should be stated that this can be very complex for large corrections, since the usual computing times for equalizing at several megahertz video frequency are not sufficient, so that one would not be able to avoid an exact image display without such optimization at other angles, complex To use transfer systems.

Die oben näher angegebenen Optimierungen für einen Videoprojektionskopf können unter anderen Bedingungen natürlich auch verändert werden. So läßt sich beispielsweise ein Kippspiegel statt des angegebenen Polygonspiegels 12 einsetzen. Weiter könnte auch für eine der beiden Ablenkeinrichtungen, Bildspiegel oder Polygonspiegel, ein akusto-optischer Modulator eingesetzt werden. Dabei sind zwar die üblichen Ablenkwinkel γ und β kleiner, was jedoch durch eine geeignete Aufweitungsoptik ausgeglichen werden könnte. Die angegebenen Werte sind aber im wesentlichen unabhängig von derartigen Änderungen und es wird dem Fachmann leicht sein, die Angaben beim Ersetzen einzelner Komponenten durch deren alternative Ausführungsformen entsprechend zu modifizieren.The optimizations for a video projection head specified above can of course also be changed under other conditions. For example, a tilting mirror can be used instead of the specified polygon mirror 12 . Furthermore, an acousto-optical modulator could also be used for one of the two deflection devices, image mirror or polygon mirror. The usual deflection angles γ and β are smaller, but this could be compensated for by suitable expansion optics. However, the values given are essentially independent of such changes and it will be easy for the person skilled in the art to modify the information accordingly when replacing individual components by their alternative embodiments.

Claims

1. Device, in particular designed as a projection head ( 60 ), which has a line mirror ( 12 ) with at least one mirror surface ( 14 ) for deflecting a light beam in the line direction of the video image and an image mirror ( 16 ) for deflection in the image direction for projecting a video image, wherein the surface normal (23) of a mirror surface (14) is inclined at an angle e to the rotational axis (33) of the line mirror (14) at least, characterized in that the light beam at that position of the line mirror (12), which is in the Center of the video image, in the main projection direction ( 28 ), is directed at the angle
ϑ = ± √22.5 ° .ε '+ 45 ° ± 4 °
With
ε '= ε ± 4 °
to the surface normal ( 23 ) on the mirror surface ( 14 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the angle ε has a value of 90 ° and ϑ = 0 ° is selected.

3. Device according to claim 1 to 3, characterized in that at least part of the device by means of a base plate with which this part or the device itself can be fastened to a floor or to a ceiling, provided that the axis of rotation ( 24 ) of the line level ( 12 ) for an oblique projection at an angle to this base plate and that a device ( 33 ) for intensity and color modulation of the respective illuminated pixel is provided, with this modulation also trapezoidal distortions are taken into account and corrected for the projection angle given for the oblique projection .

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the angle of the axis of rotation ( 24 ) to the base plate is equal to the angle of the oblique projection between the main projection beam ( 28 ) and the normal to a projection surface ± 10 °.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the device for intensity and color modulation is spatially separated from the at least part of the device and between the device and part of the device, an optical fiber coupling ( 4 ) for transmission of the thereafter Line mirror ( 12 ) to be deflected light bundle is provided.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the line mirror ( 12 ) at a distance of less than 4 cm in the direction of propagation of the light beam is an image mirror ( 16 ) and this in turn an expansion lens ( 37 ) is arranged.

7. The device according to claim 6, characterized in that the expansion optics ( 37 ) is a two-stage afocal lens system corrected for the tangent condition.

8. The device according to claim 6 or 7, characterized in that a first lens of the expansion optics ( 37 ) in the range of 10 mm to 100 mm from the image mirror ( 16 ).

9. Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the entrance pupil of the expansion optics ( 37 ) is at a smaller distance than 80 mm and in particular less than 30 mm in front of the first lens apex.

10. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the light path, which is traversed by the light bundle after reflection from the line mirror ( 12 ), a light-permeable body ( 20 , 20 ') is provided, which in all the points caused by the rasterization and causing a ghost image have an inclination (ξ, ξ ', ψ, ψ') to the axis of rotation ( 24 ) of the line mirror ( 12 ) and / or to the axis of rotation of an image mirror ( 16 ) which is greater than 1 ° is.

11. The device according to claim 10, characterized in that the inclination (ξ, ψ) in Range is from 2 ° to 10 °.

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the light-permeable body ( 20 , 20 ') is a plane-parallel plate, which is provided in particular for the closure of a housing ( 13 ) for a polygon mirror as a line mirror ( 12 ).

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the line mirror ( 12 ) and image mirror ( 16 ) is a combination of polygon mirror and tilting mirror.