DE60124565T2 - Laserprojektionssystem - Google Patents

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DE60124565T2
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S. Jeffrey Osawatomie PEASE
P. John Mission Hills CALLISON
W. Richard Osawatomie PEASE
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen

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Description

  • Große bewegte Farbbilder, wie sie in Kinos angezeigt werden, werden gebildet, indem Licht durch einzelne Filmrahmen projiziert wird und eine volle Filmleinwand beleuchtet, wobei die Rahmen 20 bis 30 mal pro Sekunde aufeinander folgen. Eine Filmprojektion unter Verwendung einer elektronischen (normalerweise digitalen) Bildquelle (hier als „Video" bezeichnet) ist eine wünschenswerte Alternative zu Film, wobei angenommen wird, dass ein solches Bild mit ausreichender Helligkeit, Auflösung, Farbabgleichung, Registrierung und einem ausreichenden Nichtvorhandensein von Bewegungsartefakten projiziert werden kann, um so die Möglichkeiten von Film zu erreichen oder zu übertreffen.
  • Laserprojektionssysteme benutzten eine komplexe Optik und Scansysteme, die häufig zu Farbtrennung und Bildartefakten führten. Allerdings liegt das möglicherweise bedeutsamste Problem von Laserprojektionssystemen des Stands der Technik im Vergleich zur Filmprojektionstechnologie in der mangelnden Auflösung. Versuche, die Auflösung zu verbessern, verschärften lediglich die oben aufgeführten Probleme. Um wirkungsvoll mit der Filmprojektion in Konkurrenz zu treten oder diese zu ersetzen, wird weithin angenommen, dass Laserprojektionssysteme Auflösungen von bis zu 1.900 mal 1.100 voll aufgelösten Pixeln erreichen können müssen, oder in etwa die maximale Auflösung des neu aufgestellten HDTV-(High Definition Television)-Standards von 1.920 × 1.080 p.
  • Laserstrahlen der drei Grundfarben müssen moduliert werden, damit sie eine unterschiedliche Farbintensität für jedes gescannte Pixel erzeugen. Für eine standardmäßige Fernsehauflösung müssen für jeden Rahmen für jede Farbe oder jeden Laser über 250.000 Modulationen erfolgen, oder insgesamt 7,5 Millionen Modulationen pro Sekunde für 30 Vollrahmen pro Sekunde. Für eine hohe Auflösung von 1.920 × 1.080 p müssen für jede Farbe oder jeden Laser über 2 Millionen Modulationen erfolgen, um jeden Rahmen zu scannen, oder insgesamt wenigstens 120 Millionen Modulationen pro Sekunde pro Farbe für 60 Rahmen pro Sekunde. Für erwünschte Bilder ohne Zeilensprung (progressiv), die eine noch höhere Auflösung aufweisen, wie z.B. 3.000 × 2.000 Pixel, liegt die Rate bei über 360 Millionen Modulationen pro Sekunde. Gegenwärtige Modulationstechnologie, wie sie von Laserprojektoren des Stands der Technik benutzt wird, ist nicht dazu in der Lage, die Laserstrahlen, insbesondere starke Laserstrahlen, mit ausreichender Rate zu modulieren, um die Erzeugung der Anzahl separater Pixel zu ermöglichen, die für eine gleichmäßige Digitalauflösung von Filmqualität erforderlich ist.
  • Es existieren weitere Unzulänglichkeiten in der bestehenden Technologie, die hier nicht im Detail angesprochen werden, und die weitere Herausforderungen darstellen, darunter die Komplexität der Optik, die Helligkeit, die Auflösung, der Kontrast und die Bildstabilität.
  • US-A-4 297 723 offenbart ein Videobildanzeigesystem, wobei modulierte Strahlen zum simultanen Rasterscannen mehrerer Teile der gesamten Szene bereitgestellt werden.
  • US-A-6 137 461 offenbart eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Videobilds mit einer Quelle, die ein intensitätsmoduliertes Lichtbündel sendet. Die Benutzung verschobener Bildpunkte wird zusammen mit einem optischen System zum Kombinieren von zwei Lichtbündeln an einem realen oder virtuellen Punkt offenbart.
  • Im Stand der Technik ist kein Laserprojektionssystem vorgesehen, das eine ausreichende Auflösung, Helligkeit und Farbe für die Großleinwandprojektion kombiniert, wie z.B. in einem Kino, um in Konkurrenz mit denjenigen von Film zu treten oder diese zu übertreffen. Unsere Erfindung benutzt einen neuartigen Ansatz für das Scannen von Laserstrahlen auf eine Leinwand, der die Benutzung vieler einfacher, bewährter Laserprojektionskomponenten unterstützt, um ein helles, farbgesättigtes, hoch aufgelöstes Großleinwandbild zu moderaten Kosten zu erzeugen.
  • Gemäß der Erfindung wird ein System zum Projizieren eines Bilds auf eine Anzeigefläche gemäß dem beiliegenden Anspruch 1 bereitgestellt. Ein entsprechendes Verfahren weist die Merkmale des beiliegenden Anspruchs 11 auf. Andere Merkmale der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Vor einer weiteren Zusammenfassung unserer Erfindung ist es nötig, mehrere Begriffe und Konzepte zu definieren und in Zusammenhang zu bringen, die bei der Beschreibung der Projektion von Laserstrahlen auf eine Leinwand benutzt werden sollen. Wie in der detaillierten Beschreibung näher ausgeführt wird, werden Videobilder, die von unserem bevorzugten System gemäß unserer Erfindung projiziert werden, durch Rasterscannen gebildet. Rasterscannen, der Prozess, der von unserer Erfindung ebenso wie vom Fernsehen und von vielen (aber nicht allen) anderen Videoanzeigeverfahren genutzt wird, ist ein Prozess, bei dem ein fliegender Leuchtpunkt die Bildfläche oder Anzeigefläche oder Leinwand scannt und dabei eine Bildlinie erzeugt, wobei der Prozess weiter unten wiederholt wird, bis die gescannten Linien die gesamte Anzeigefläche füllen. Ein vollständig gescanntes Bild wird als ein „Rahmen" bezeichnet. Ununterbrochenes Rasterscannen ist ein Prozess, bei dem ein vorbestimmtes Muster von Linien innerhalb eines Anzeigeraums gescannt wird, wobei die horizontale Scanbewegung während eines Linien- oder Scandurchgangs (hier als Raster definiert) ununterbrochen ist, und die Querbewegung innerhalb eines Rahmens oder Unterrahmens (weiter unten definiert) ununterbrochen oder nahezu ununterbrochen ist. Die Linien sind in den meisten Fällen parallel.
  • Die Positionen und Werte der einzelnen Elemente eines Rahmens von Videodaten werden hier als „Pixel" bezeichnet. Die Manifestation des modulierten Laserstrahls auf einer Leinwand, die für den Betrachter visuell wahrnehmbar ist, wird als ein „Fleck" bezeichnet, das heißt, die sichtbare Beleuchtung, die sich aus der Reflexion des Laserstrahls von der Leinwand ergibt, soll als ein „Fleck" betrachtet werden. Eine Position auf der Leinwand, die derselben relativen Position eines jeweiligen Pixels in den Videodaten entspricht, wird hier als ein „Punkt" bezeichnet. Eine „Linie" soll hier die (meistens) horizontale Reihe von einzelnen Punkten bezeichnen. Ein „Rahmen" soll als eine Serie von fortlaufenden Linien betrachtet werden, die ein vollständiges Bild bilden. Rahmen werden in allen Videobildern viele Male pro Sekunde wiederholt. Ein „Unterrahmen" soll als eine Gruppe von Linien betrachtet werden, wobei das Zeichnen einer anderen Gruppe von Linien an anderen Positionen zu einem späteren Zeitpunkt nötig ist, um ein vollständiges gewünschtes Bild oder einen Rahmen zu zeichnen. Ein Beispiel sind die zwei Unterrahmen von Linien, die bei typischen Scanvorgängen mit Zeilensprung benötigt werden, um einen vollständigen Rahmen zu bilden, wie z.B. beim Standardfernsehen.
  • Ein Laserprojektionssystem gemäß unserer Erfindung benutzt vorzugsweise Lichtleitfasern, um modulierte Laserstrahlen in den drei Grundfarben Rot, Blau und Grün von einer Laserquelle zu übertragen. Dies bewahrt wirkungsvoll die Punktquelleneigenschaften von Nahfokusstrahlen, die aus den Laserquellen austreten, und die ohne die komplexe und teure Optik, die von Systemen des Stands der Technik benutzt wird, durch die Scankomponente zur Leinwand geleitet werden können. Die Benutzung von Lichtleitfasern für die Laserstrahlübertragung erleichtert auch das Verpacken des Systems. Ferner werden Probleme mit der Divergenz und der Verschlechterung von Laserstrahlen, die zum Scannen durch Spiegel und andere Optik übertragen werden, durch die Benutzung von Lichtleitfasern reduziert. Als „Grundfarben" sind Farben von geeigneter Laserwellenlänge zu verstehen, derart, dass die Farbe, die sich bei einer Kombination an einer Punktposition auf einer Leinwand bei geeigneter Intensität ergibt, die für die meisten Farben erwünschten Farbeigenschaften aufweist. Auch die Benutzung einer einzelnen Farbe für monochrome Projektionen, oder von zwei Farben, oder von mehr als drei Farben in Kombination ist vorgesehen, um den Bereich der verfügbaren Mischfarben zu erweitern und so die Zwecke verschiedener Projektionssysteme zu erfüllen.
  • Ein Laserprojektionssystem gemäß unserer Erfindung kann auch die Strahlen benutzen, die von den Sendeenden von zwei oder mehr Lichtleitfasern gesendet werden, wobei jede Faser eine der Grundfarben (Rot, Grün, Blau) überträgt, um eine Linie aus Flecken zu zeichnen. Statt die drei Grundfarben zu kombinieren, bevor die Strahlen an die Scanvorrichtung übertragen werden, wie es bei Systemen des Stands der Technik der Fall ist, erlaubt ein Aspekt unserer Erfindung es den einzeln modulierten Laserstrahlen jeder Farbe, Flecken zu bilden, die zu unterschiedlichen Zeitpunkten übertragen werden, um auf einer bestimmte Punktlokalisierung auf der Leinwand aufzutreffen und eine Mischfarbe zu erzeugen, die einen Wert aufweist, der den Pixeldatenfarbwerten entspricht. Die Benutzung der Sendeenden der Lichtleitfasern zum Leiten der Strahlen an die Scanvorrichtung, wobei die eigentliche Punktposition mit jedem Farbstrahl umgeordnet oder zeitlich kombiniert wird, vermeidet die komplizierte Optik von Systemen des Stands der Technik, die die verschiedenen Strahlen vor der Projektion auf eine Punktlokalisierung kombinierten. Diese Umordnung wird in der detaillierten Beschreibung erläutert.
  • Man wird verstehen, dass der Begriff „horizontal" zum Beschreiben des Scannens von Linien, und der Begriff „vertikal" zum Beschreiben der Anpassung der Position horizontaler Linien im Rahmen nur der praktischen Bezugnahme dienen. Personen, die mit dem Rasterscannen für Fernsehgeräte und CRTs wie z.B. Computerbildschirme vertraut sind, werden verstehen, dass dieses veranschaulichende System um 90° gedreht werden könnte, so dass Linien vertikal gescannt würden, und Queranpassungen im Rahmen horizontal erfolgen würden. Außerdem sind aus anderen Anwendungen ein diagonales Scannen und ein spiralförmiges Scannen von der Mitte des Rahmens aus oder nach innen von einer Außenkante aus bekannt. Angesichts der Flexibilität unserer Erfindung in Bezug auf die Anpassung an verschiedene Scansysteme und Laser- und Modulatorkonfigurierungen können zahlreiche Scanverfahren für die Vor- und Rückwärtsprojektion effektiv eingesetzt werden. In einigen Fällen benutzen wir den Begriff „Scan- oder Linienrichtung" oder „gescannt", um allgemeiner die Richtung zu beschreiben, in der Linien entlang gewünschten Wegen auf der Leinwand oder Anzeigefläche gescannt werden, analog zu den horizontalen Scanvorgängen, die hier ausführlich beschrieben werden sollen, ohne dass die Richtung des Scannens der Wege auf eine bestimmte Ausrichtung beschränkt wird. In solchen Fällen können wir auch den Begriff „Rahmen- oder Querrichtung" oder „bewegt" oder „angepasst" benutzen, um allgemeiner die Querrichtung zu beschreiben, in der die Position der Linien oder der gewünschten Scanwege verschoben wird, analog zu den vertikalen Scanvorgängen oder Anpassungen, die hier ebenfalls ausführlich beschrieben werden sollen, ohne diese Richtung auf eine bestimmte Ausrichtung, oder überhaupt auf eine Ausrichtung zu beschränken.
  • Ein Laserprojektionssystem gemäß unserer Erfindung benutzt außerdem vorzugsweise mehrere Punktquellen, wie z.B. Fasersendeenden, die in einem Array angeordnet sind, um ein Muster aus Flecken auf eine Filmleinwand zu projizieren. Zur praktischen Bezugnahme ziehen wir es vor, die horizontal ausgerichteten Fasersendeenden, die benutzt werden, um eine Linie von Flecken auf der Leinwand zu zeichnen, als eine „Reihe" von Fasersendeenden zu bezeichnen. Wie weiter unten beschrieben, kann eine Reihe auch einen oder mehrere Strahlen oder Flecken eines Musters von Strahlen oder Flecken aufweisen, die auf eine Leinwand projiziert werden. Ein solches Array von Fasersendeenden kann in unserer bevorzugten Ausführungsform wirkungsvoll in Reihen von Sendeenden angeordnet sein, die vertikal beabstandet sind, um ein zweidimensionales Fleckenmuster entlang mehr als einer horizontalen Linie zugleich zu projizieren und zu scannen. Ein solches Mehrlinienscannen gemäß unserer Erfindung stellt ein Verfahren zum Erreichen einer hohen Auflösung mit gegenwärtigen Scan-, Modulations- und Laserkomponenten bereit, die anderenfalls nicht dazu in der Lage wären, hoch aufgelöste Videobilder zu erzeugen, wie oben beschrieben.
  • Ein Vorteil ist die Reduzierung der Modulationsgeschwindigkeit, die erreicht wird, indem gemäß dem genannten Beispiel vier Reihen von Laserstrahlen einzeln moduliert und gleichzeitig gescannt werden. Die Modulation der einzelnen Strahlen wird so bei der gewünschten Auflösung um einen Faktor vier reduziert. Ohne unsere Erfindung erfordern 1920 × 1080 p eine Modulation von 120 Millionen Modulationen pro Sekunde, um jedes Pixel oder jeden Fleck bei einer Rate von jeweils einer Linie zu scannen, während das gleichzeitige Scannen von vier Linien diese Anforderung auf etwa 30 Millionen Modulationen pro Sekunde senkt, wiederum innerhalb der Möglichkeiten gegenwärtiger akusto-optischer und anderer existierender Modulationstechnologie.
  • Unsere Erfindung trägt dazu bei, andere Probleme zu verringern, die mit den Laserleistungsanforderungen für eine Großleinwandprojektion mit akzeptablen Helligkeitspegeln in Zusammenhang stehen. Laserstrahlen von Großleinwandprojektionssystemen müssen über ausreichend Leistung verfügen, um jede Punktposition auf einer Leinwand mit einer minimalen gewünschten Beleuchtung zu beleuchten.
  • Das Benutzen des Mehrlinienscannens unterstützt die Benutzung von Lichtleitfasern. Auch wenn hypothetisch ein Designer eines Laserprojektionssystems des Stands der Technik versucht hätte, Lichtleitfasern zu benutzen, wie es von unserer Erfindung gelehrt wird, würde beim Übertragen der Laserstrahlen an die Scankomponenten die hohe Leistungsdichte dort, wo das Licht in die Faser eingekoppelt wird und diese verlässt, die Faser beschädigen. Wie für Modulationsanforderungen beschrieben, reduziert das Aufteilen der Laserleistung auf mehrere Fasern zum Übertragen derselben effektiven Leistung auf die Leinwand wie Systeme des Stands der Technik die Leistungsdichte, die jede einzelne Faser verarbeiten muss, was die Benutzung gegenwärtig verfügbarer Lichtleitfasern in einem System gemäß unserer Erfindung erlaubt.
  • Außerdem ermöglicht in unserer Erfindung die Benutzung von Lichtleitfasern auch die Benutzung verschiedener Verfahren zum Kombinieren und Teilen von Laserstrahlen, die bereits in Fasern eingekoppelt wurden (im Folgenden „faserbasierte Strahlenkopplung"). Dies erlaubt es uns, Strahlen von verschiedenen Grundfarben wirkungsvoll zu kombinieren, um wie bei Projektoren des Stands der Technik einen Mischstrahl zu erzeugen, was uns auch, wie an späterer Stelle genauer erörtert werden soll, eine nie da gewesene Flexibilität bei der Auswahl von Laserquellen und Modulatoren erlaubt, mit den begleitenden Vorteilen von günstiger Wirtschaftlichkeit, Größe, Verfügbarkeit und Strahleigenschaften.
  • Die genannten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in den Ausführungsformen realisiert, die im Folgenden als Beispiele ohne zwingende Beschränkung darauf beschrieben werden und die Laserprojektionssysteme offenbaren, die für ein kommerzielles Großleinwandkino und andere Vorführungsorte mit großer oder kleiner Leinwand, die Video benutzen, geeignet sind, und eine Helligkeit, Auflösung und einen Farbabgleich aufweisen, die diejenigen von Film übertreffen.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Laserprojektionssystems einer ersten Ausführungsform unserer Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Darstellung der Linse, die benutzt wird, um den modulierten Strahl im Fleckprojektionsabschnitt des Systems aus 1 in die Faser einzukoppeln.
  • 3 ist eine Darstellung des Arrays von Fasersendeenden in einem Ausgabekopf des Systems aus 1.
  • 3S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 3 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 4 ist eine Darstellung, die Elemente des Laser-, des Fleckprojektions- und des Modulationsabschnitts zeigt, wo die farbigen Strahlen für jede der mehreren Linien nach dem Einkoppeln in die Faser und dem Modulieren mittels Wellenlängenmultiplexen oder einer anderen faserbasierten Strahlenkopplung kombiniert werden.
  • 5 ist eine Darstellung eines alternativen Ausgabekopfes zur Benutzung in den Systemen aus 1 und 4 gemäß Beispiel 9, bei dem vier Reihen von Sendeende pro Reihenarray mit einer Neigung angeordnet sind.
  • 5S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 5 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 6 ist eine schematische Darstellung des Scanabschnitts unseres bevorzugten Systems aus 1.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Scanabschnitts, wobei die Ausgabelinse nahe der Polygonspiegelfacette fokussiert wird und eine komplexe Relaislinse das Strahlenmuster auf die Leinwand fokussiert.
  • 8 ist eine schematische Darstellung eines Systems ähnlich dem aus 6, mit dem Unterschied, dass der vereinigte Strahl zunächst zu dem Galvanometer geleitet wird.
  • 9A bis 9J sind Zeitfolgediagramme, die die zeitliche Verschiebung von Flecken jeder Grundfarbe in einer Reihe eines Fleckenmusters aus 3S zeigen, um Mischflecken an Punktlokalisierungen einer Linie eines Rahmens zu bilden.
  • 10A bis 10E sind Zeitfolgediagramme, die die ungeordnete Beleuchtung von Linien für Scandurchgänge zu Beginn des Rahmens mit vertikal beabstandeten Reihen des Fleckenmusters aus 3S zeigen, wobei ein Ausblenden von Fleckenreihen gezeigt ist, die nicht innerhalb des Rahmens liegen.
  • 11 ist eine Darstellung eines Arrays mit 4 Reihen mal 3 Sendeenden pro Reihe eines alternativen Ausgabekopfes zur Benutzung in dem System aus 1, wobei Fasern von benachbarten Reihen für einen reduzierten effektiven Reihenabstand verschoben wurden, bezeichnet als ein „Klotz"-Array.
  • 11S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des „Klotz"-Arrays aus 11 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 12A bis 12H sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 1, die eine Linienumordnung für das 4 × 3-Fleckenmuster aus 11S zeigen, mit einem effektiven Reihenabstand von drei Linien und einer vertikalen Anpassung zwischen Scandurchgängen von vier Linien.
  • 13A bis 13F sind Zeitfolgediagramme für 12A bis 12H, die die Zeitverschiebung von Flecken für jede Grundfarbe in einer Reihe von Fleckenmustern aus 11S zeigen, um an jeder Punktlokalisierung einer Linie eines Rahmens einen Mischfleck zu bilden.
  • 14 ist eine Darstellung eines Arrays mit 4 Reihen mal 3 Sendeenden pro Reihe, das in einer Stufenkonfigurierung ausgerichtet ist, zur Benutzung in dem System aus 1 gemäß Beispiel 2.
  • 14S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 14 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 15A bis 15E sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 2, die die Zeitverschiebung von Flecken jeder Grundfarbe zu Beginn von Scandurchgang s1 für ein Fleckenmuster aus 14S zeigen.
  • 16A bis 16E sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 2, die die Zeitverschiebung von Flecken jeder Grundfarbe zum Ende von Scandurchgang s1 für ein Fleckenmuster aus 14S zeigen.
  • 17 ist eine Darstellung eines 12-Sendeenden-Lineararrays zur Benutzung in dem System aus 1 gemäß Beispiel 3.
  • 17S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 17 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 18 ist eine Darstellung eines Abschnitts des Fleckenmusters aus 17S, die Flecken, wo die relative Größe der Flecken nicht für jede Farbe gleich ist, und die resultierende Überlagerung der Linien jeder Farbe in jeder Linie zeigt.
  • 19 ist eine Darstellung eines 12-Sendeenden-Lineararrays zur Benutzung in dem System aus 1 gemäß Beispiel 4, wobei die Fasern in jeder RGB-Gruppe modifiziert wurden, um die Abstände zwischen den Sendeenden enger zu gestalten.
  • 19S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 19 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 20 ist eine Darstellung eines Abschnitts des Fleckenmusters und des resultierenden Überlappens der Linien jeder Farbe in jeder Linie, das durch das lineare Fleckenmuster aus 19S auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 21 ist eine Darstellung eines 12-Sendeenden-Lineararrays zur Benutzung in dem System aus 1 gemäß Beispiel 5, das mehr vom horizontalen Aspekt abgewinkelt ist als das Array aus 17.
  • 21S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 21 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 22A bis 22H sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 5, die die Linienumordnung für ein lineares Fleckenmuster ähnlich dem aus 21S zeigen, mit einem effektiven Reihenabstand von 1 Linie und einer vertikalen Anpassung zwischen Scandurchgängen von 4 Linien.
  • 23A bis 23C sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 5, die die Zeitverschiebung von Flecken jeder Grundfarbe zu Beginn des Scandurchgangs s3 für ein Fleckenmuster aus 21S zeigen.
  • 24A bis 24C sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 5, die die Zeitverschiebung von Flecken jeder Grundfarbe zum Ende des Scandurchgangs s3 für ein Fleckenmuster aus 21S zeigen.
  • 25 ist eine Darstellung eines 12-Sendenden-Lineararrays zur Benutzung in dem System aus 1 gemäß Beispiel 6, ähnlich zu dem aus 21 von Beispiel 5, mit einer unterschiedlichen Zuweisung von Farben zu den Fasern des Arrays.
  • 25S ist eine Darstellung des Fleckenmusters, das unter Benutzung des Arrays aus 25 auf eine Leinwand projiziert wird.
  • 26A bis 26H sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 6, die die Linienumordnung für ein lineares Fleckenmuster ähnlich dem aus 25S zeigen, mit einem effektiven Reihenabstand von 1 Linie und einer vertikalen Anpassung zwischen Scandurchgängen von 4 Linien.
  • 27A bis 27C sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 6, die die Zeitverschiebung von Flecken jeder Grundfarbe zu Beginn des Scandurchgangs s3 für ein Fleckenmuster aus 25S zeigen.
  • 28A bis 28C sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 6, die die Zeitverschiebung von Flecken jeder Grundfarbe zum Ende des Scandurchgangs s3 für ein Fleckenmuster aus 25S zeigen.
  • 29A bis 29H sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 7, die die Linienumordnung während des Unterrahmens A unter Benutzung von Zeilensprungscannen für ein lineares Fleckenmuster ähnlich dem aus 21S zeigen, mit einem effektiven Reihenabstand von 2 Linien und einer vertikalen Anpassung zwischen Scandurchgängen von 8 Rahmenlinien.
  • 30A bis 30H sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 7, die die Linienumordnung während des Unterrahmens B unter Benutzung von Zeilensprungscannen für ein lineares Fleckenmuster ähnlich dem aus 21S zeigen, mit einem effektiven Reihenabstand von 2 Linien und einer vertikalen Anpassung zwischen Scandurchgängen von 8 Linien.
  • 31 ist eine Darstellung eines 36-Sendeenden-Lineararrays zur Benutzung in dem System aus 1 gemäß Beispiel 8, wobei drei Reihen des Arrays von Beispiel 6 aus 25 benutzt werden.
  • 32A bis 32H sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 8, die die Linienumordnung für ein lineares Fleckenmuster ähnlich dem zeigen, das durch das Sendearray aus 31 beleuchtet wird, mit einem effektiven Reihenabstand von 1 Linie und einer vertikalen Anpassung zwischen Scandurchgängen von 12 Linien.
  • 33A bis 33D sind Zeitfolgediagramme für Beispiel 9, die eine Liniensequenzierung mit einem 4 × 1-Rampenarray aus 5 und dem Fleckenmuster aus 5S zeigen, mit kombinierten Farben pro Sendeende und einem effektiven Abstand von einer Linie.
  • 34A bis 34H sind die horizontalen Zeitfolgediagramme für Beispiel 9 unter Benutzung des Arrays aus 5, wobei die Taktung der kombinierten Flecken zu Beginn und Ende von Scandurchgang s1 gezeigt wird.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Da die detaillierte Beschreibung der bevorzugten und alternativen Ausführungsformen eher umfangreich ist, wurden zur erleichterten Referenz Zwischenüberschriften verwendet, die den daran anschließenden Inhalt beschreiben. Diese Zwischenüberschriften sind nicht als begrenzend für den Umfang des dadurch identifizierten Materials zu betrachten, sondern dienen lediglich der praktischen Bezugnahme auf den Gegenstand der detaillierten Beschreibung.
  • Beschreibung des bevorzugten Systems
  • Bezug nehmend auf 1 ist zu erkennen, dass ein Laserprojektionssystem 10 gemäß unserer Erfindung Folgendes aufweist: Laserabschnitt 20, der Lichtstrahlen in drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bereitstellt, die auf eine Leinwand 12 gelenkt werden; Modulationsabschnitt 30, der die Intensität jedes Lichtstrahls gemäß der Pixelinformation steuert; Fleckprojektionsabschnitt 40 zum Bilden der Lichtflecken auf der Leinwand 12; Scanabschnitt 70 zum Verteilen der Lichtflecken, die durch ein horizontales Scan-Subsystem 72 projiziert werden, in Linien über die Breite der Leinwand 12, wobei jede Querbewegung hier als „Scandurchgang" bezeichnet wird, und ein vertikales Scan-Subsystem 82, das die gescannten Strahlen nach jedem Scandurchgang auf unterschiedliche spezifische vertikale Positionen auf der Leinwand quer zur Höhe der Leinwand 12 vertikal umordnet; und Systemsteuerungsabschnitt 100, der die Pixeldaten, die das Bild darstellen, in Signale umwandelt, die von dem Modulations- und dem Scanabschnitt 30 bzw. 70 benutzt werden, um das Bild zu beleuchten, das in den Bilddaten angezeigt wird. Der Steuerabschnitt 100 formatiert das Bild außerdem in Puffern neu, die für unsere Anzeige geeignet sind, steuert die Taktung des horizontalen und des vertikalen Scan-Subsystems 72 bzw. 82, stabilisiert das Bild, arbeitet die eingehenden Farbwerte um, um sie den Laserquellen anzupassen, wählt die Videodarstellung aus und stuft sie ab und führt Diagnosen durch und unterhält Ausnutzungs- und Diagnoseaufzeichnungen.
  • Signifikante Vorteile werden separat und synergetisch erzielt, indem ein Fleckprojektionssystems 40 benutzt wird, das eine Vielzahl von Lichtleitfasern benutzt, die hier aus praktischen Gründen als Faser 42 bezeichnet werden, um eine Vielzahl separat modulierter Laserstrahlen zu leiten, die in einem eng beabstandeten Array aus im Wesentlichen parallelen Strahlen an den Scanabschnitt 70 gesendet werden sollen, um ein gewünschtes Fleckenmuster auf der Leinwand 12 zu bilden. Bei der Betrachtung der verschiedenen Ausführungsformen des Fleckprojektions-, des Scan- und des Steuerungsabschnitts 40, 70 bzw. 100 unserer Erfindung, die an späterer Stelle beschrieben werden sollen, ist zu beachten, dass ein wesentlicher Vorteil eines Laserprojektionssystems gemäß unserer Erfindung der ist, dass die Benutzung der Fasern 42 die Benutzung praktisch jeder geeigneten Laser- und Modulatorkomponente im Laser- und im Modulationsabschnitt 20 bzw. 30 erlaubt.
  • Fleckprojektionsabschnitt
  • Wiederum Bezug nehmend auf 1 werden in dem Fleckprojektionsabschnitt 40 des Systems 10 gemäß unserer Erfindung die modulierten Strahlen in Lichtleitfasern eingekoppelt, die hier als Fasern 42 bezeichnet werden, und in einem Muster ausgesendet, das durch den Scanabschnitt 70 und von dort auf die Leinwand 12 projiziert wird. Im Allgemeinen weist jede Faser 42 ein Einkoppelungsende 44 und ein Sendeende 56 auf, obwohl dann, wenn wahlweise faserbasierte Strahlenkoppler 29 verwendet werden, insgesamt weniger Sendeenden 56 als Einkoppelungsenden 44 vorliegen können. Obwohl in unserer Erfindung nicht erforderlich, kann Faser auch dazu benutzt werden, die unmodulierten Strahlen von den Lasern 22, 24 oder 26 an die Modulatoren 32 zu übertragen. Derartige Fasern 43 können ebenfalls faserbasierte Strahlenkoppler 29 aufweisen, und können Einkoppelungsvorrichtungen aufweisen um den Strahl in die Fasern 43 einzukoppeln.
  • Bezug nehmend auf 2 ist jedem Einkoppelungsende 44 des Fleckprojektionsabschnitts 40 ein Fasereingabekopf 46 zugeordnet, der das Einkoppelungsende 44 in Bezug auf die Eingabeoptik oder Linse 48 positioniert. Die Technologie zum Einkoppeln von Laserstrahlen in Lichtleitfaser ist allgemein bekannt. 6 zeigt die Fasersendeenden 56 aller Fasern 42, die in einem gewünschten Array in Ausgabekopf 58 montiert sind und in einer gewünschten Position in Bezug auf eine Ausgabelinse 60 an einem Gestell befestigt sind. Man wird verstehen, dass 1 nur drei Modulatoren, Fasern 42, Fasereingangsköpfe 46 und Eingangslinsen 48 zeigt, um eine unnötig unübersichtliche Darstellung zu vermeiden, und dass in unserem bevorzugten System zwölf separate Modulatoren, Fasern 42, Eingabeköpfe 46 und Eingabelinsen 48 Verwendung finden würden.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Anordnung der Fasersendeenden 56 in einem Array oder einer Konfigurierung von vier Reihen von Sendeenden mit drei Sendeenden pro Reihe, so dass vier Reihen von Flecken, wobei jede Reihe jede der drei Grundfarben aufweist, von Laserstrahlen, die von den Sendeenden 56 der Fasern 42 ausgesendet werden, auf die Leinwand 12 projiziert werden. Indem jedes Fasersendeende 56 als Bildformungs- oder Relais- oder Fleckprojektionsvorrichtung zum Übertragen eines einzelnen Flecks benutzt wird, formen wir ein Bild des Arrays von Sendeenden 56 als Fleckenmuster auf die Leinwand 12 ab.
  • Der modulierte Fleckprojektionsabschnitt 40 des Kinolaserprojektionssystems 10 weist vorzugsweise zwölf Fasern 42 auf, die zwei separat modulierte Laserstrahlen von zwölf Sendeenden 56 aussenden, wie in 3 gezeigt, um auf der Leinwand zwölf Flecken in einem Muster aus 4 Reihen von 3 Flecken pro Reihe zu bilden, wie in 3S gezeigt. Aus Gründen der Stimmigkeit werden wir in den übrigen Figuren, die das bevorzugte Array von Sendeenden sowie alternative Arrays beschreiben, gelegentlich stattdessen das Fleckenmuster beschreiben, das von den Laserstrahlen erzeugt wird, die von dem Array von Sendeenden 56 gesendet werden und diesem entsprechen, wobei das Array bisweilen aus 56R Rotsendeenden, 56G Grünsendeenden und 56B Blausendeenden besteht. In dieser und in nachfolgenden Figuren müssen nicht alle Sendeenden gekennzeichnet sein, um die Figur nicht unübersichtlich zu gestalten. Man wird verstehen, dass die eigentliche Position der Flecken aufgrund der Linse, die in unserem bevorzugten System benutzt wird, auf der Leinwand 12 gegenüber der Position ihrer zugehörigen Sendeenden in dem Array umgekehrt ist, wenngleich in demselben relativen Muster. Wir bezeichnen die Reihen von Sendeenden von unten nach oben als ReiheA, ReiheB, ReiheC und ReiheD. Anhand dieser Übereinkunft ist zu erkennen, dass die Linse das Bild um die Achse der Linse dreht, derart, dass der Strahl, der von dem am weitesten links angeordneten Sendeende der unteren ReiheA des Sendeenden-Arrays gesendet wird, als der am weitesten rechts angeordnete Fleck in der oberen ReiheA des entsprechenden Fleckenmusters projiziert wird, das auf die Leinwand projiziert wird.
  • Lichtleitfasern des Fleckprojektionsabschnitts
  • Unsere bevorzugte Faser ist eine Faser 42, die größer als eine Einzelmodusfaser ist, wie z.B. die SMF-28 8,5-Mikrometer-Stufenindexfaser von Corning Glass Works oder ein Äquivalent derselben. Diese Faser ist nur geringfügig größer als der Durchmesser von 4 bis 5 Mikrometern, der zum Aufrechterhalten eines Einzelmodusstrahls mit sichtbarem Licht erforderlich ist. Mit dieser Faser ist das Strahlenbild bei einer hohen Auflösung mehr als ausreichend, obwohl es nicht das Ideal darstellt, das theoretisch möglich ist. Unsere Erfindung kann neben den zuvor beschriebenen Einzelmodus- oder nahezu Einzelmodus-Stufenindexlichtleiterfasern auch beinahe jeden anderen Lichtleiter vorteilhaft einsetzen. Zu diesen Alternativen können, insbesondere bei weiteren Fortschritten in der Lichtleitfaserübertragung, Fasern wie z.B. Gradientenindex-(GRIN)-Fasern gehören, bei denen die Veränderung des Index zwischen dem Faserkern und dem Mantel nicht, wie bei Stufenindexfasern, praktisch unmittelbar erfolgt, sondern stattdessen von der Mitte zur Außenfläche des Mantels hin allmählich zunimmt oder abnimmt. Auch können Hohlglasfasern, Lichtleiter, optische Wellenleiter, mit Flüssigkeit gefüllte Glasfasern oder Hohlfasern aus anderen Materialien dazu gehören.
  • Bei unserer bevorzugten Faserausgabekopfanordnung 58 aus 3, bei der die Fasern benachbart zueinander angeordnet sind, beträgt der Abstand zwischen der Mitte der Fasersendeenden 56 zwischen 70 und 125 Mikrometer. Die Ausgabelinse 60 ist vorzugsweise eine einfache Zweielement-Achromatlinse mit einem Durchmesser von ¼ Zoll oder mehr, mit 12,5 bis 25 mm Brennweite. Für unser bevorzugtes System 10 aus 1 und 6 ist die Linse 60 in einem Abstand von den Sendeenden 56 angeordnet, der angesichts der Wurfdistanz von den Sendeenden 56 auf die Leinwand 12 als geeignet betrachtet wird, um die Strahlen zu fokussieren und ein Fleckenmuster zu erzeugen, wie z.B. das in 3S gezeigte, das ohne einen intermediären Brennpunkt die gewünschte Auflösung auf der Leinwand 12 aufweist.
  • Die Sendeenden 56 sind in dem Ausgabekopf 58 gesichert, und sind vorzugsweise in der Konfigurierung aus 3 in einem rechteckigen Array oder Muster in dem Ausgabekopf 58 angeordnet, das vier Fasern hoch und drei Fasern breit ist, wobei ein Laserstrahl in jeder der drei Grundfarben aus einem der Sendeenden in jeder Reihe austritt. An den Sendeenden 56 tritt das Licht aus den Fasern 42 aus und alle einzelnen Strahlen bewegen sich durch eine einzige Ausgabelinse 60. Allerdings wird man verstehen, dass unsere Erfindung nicht auf dieses bestimmte Muster beschränkt ist, da, wie hier beschrieben, eine Vielzahl von Mustern benutzt werden kann. Ferner können Arrays verwendet werden, die zwei, drei oder mehr als vier vertikal beabstandete Reihen von Fasern 42, und mehr oder weniger als drei Fasern 42 pro Reihe aufweisen.
  • Optische Komponenten des Fleckprojektionsabschnitts
  • Wie in 1 und 6 schematisch gezeigt, weist der Fleckprojektionsabschnitt 40 dieser Ausführungsform ferner vorzugsweise eine einzelne Ausgabelinse 60 zum Fokussieren aller Strahlen auf, die von jedem der Sendeenden 56 über den Scanabschnitt 70 auf die Leinwand 12 ausgesendet werden. Da die Fasersendeenden 56 nahe der optischen Achse der einzelnen Ausgabelinse angeordnet sind, vorzugsweise wie in 3 gezeigt, sind die Flecken an dem entfernten Ziel auf der Kinoleinwand 12, wie in 3 gezeigt, ein vergrößertes Bild des Musters der zwölf (der tatsächliche Zählwert hängt von der Anzahl von Fasern 42 in dem Ausgabekopf 58 ab) Fasersendeenden 56, jedes an oder nahe der Beugungsgrenze für seine Wellenlänge und den Durchmesser des Strahls an der Ausgabelinse 60. Dies setzt voraus, dass die Fasern 42 vom Typ Einzelmodus oder nahezu Einzelmodus sind.
  • Die Sendeenden 56 sind nahe genug beieinander angeordnet, dass die Strahlen eines jeden sich für unsere Zwecke nahezu ausreichend, aber nicht genau, auf der Achse der Ausgabelinse 60 bewegen. Dies bedeutet auch, dass die Ausgabelinse 60 beispielsweise eine einfache achsensymmetrische oder nicht achsensymmetrische Bestformlasersinglettlinse (jeweils mit einem einzigen Element) oder eine einfache Achromat-Doublett- oder Triplettlinse sein kann. Die Benutzung einer einzelnen Ausgabelinse 60 vermeidet auch eine komplexe Optik sowie Fluchtungsprobleme, die der Benutzung einer separaten Ausgabelinse für jedes Fasersendeende 56, für jede Reihe insgesamt oder für alle Enden jeder Farbe inhärent sind.
  • Wir merken an, dass wir, obwohl wir Linsen als Optik für die Formung und Manipulation von Strahlen genannt haben, auf dem Gebiet unserer Erfindung nicht die Benutzung von Krummspiegeln, holographischen Optikelementen und anderen Elementen ausschließen, die dazu ausgebildet sind, die Laserstrahlen in einer gewünschten Weise abzulenken oder zu brechen.
  • Komponenten des Scanabschnitts
  • Die Funktion des bevorzugten Scanners oder Scanabschnitts 70 gemäß unserer Erfindung ist es, die Laserflecken in einer vertikalen Abfolge von horizontalen Linien über die Leinwand 12 zu scannen. So ist der Scanner dazu angeordnet, die Lichtstrahlen abzulenken, die von den Sendeenden jeder Faser ausgesendet werden, um gleichzeitig separate Positionen auf der Anzeigefläche zu beleuchten. Bei dem Scanabschnitt 70 des Projektionssystems 10 aus 1 und 6 werden zwei Scankomponenten verwendet. Eine wird als „Linienscanner" oder horizontales „Linien"-Scan-Subsystem 72 bezeichnet, da sie die Flecken, die von den Strahlen in horizontalen Linien erzeugt werden, in einer Scan- oder Linienrichtung entlang von Punktlokalisierungen auf der Leinwand 12 scannt. Wir bevorzugen einen Typ von mechanischem Linienscanner, wie z.B. den rotierenden Polygonspiegel 74, der in 1 und 7 gezeigt ist und zwischen 24 und 60, jedoch vorzugsweise 28 Spiegelfacetten aufweist. Es ist möglich, die Spiegelfacetten 76 durch kleine Linsen oder holographisches Material zu ersetzen, doch neigen diese Lösungen dazu, die Kosten der Linienscankomponenten zu erhöhen und andere Probleme auf zuwerfen.
  • Bezug nehmend auf 6 wird die andere Scankomponente des Scanabschnitts 70 als „Rahmenscanner" oder vertikales Rahmenscan-Subsystem 82 bezeichnet, da sie die projizierten Linien vertikal verschiebt, was dazu führt, dass aufeinander folgende Scandurchgänge auf der Leinwand 12 sich nach unten bewegen. Der Rahmenscanner führt in Übereinstimmung mit der gewünschten Bildwiederholungsrate 50 bis 120 Durchgänge pro Sekunde aus. Eine bevorzugte Form des Rahmenscanners ist der von einem Galvanometer betriebene Spiegel 84 aus 6.
  • Dieser bevorzugte Spiegel mit kontinuierlicher Anpassung bewegt die Flecken, welche die Linien bilden, an der Leinwand nach unten, um ein ununterbrochenes Rasterscannen durchzuführen, wie zuvor beschrieben, und erzeugt häufig leicht geneigte Linien. Angesichts der großen Anzahl von Linien, die mit der gewünschten Auflösung geschrieben werden, wird diese leichte Neigung vom Betrachter nicht wahrgenommen, indem sie von einer Seite einer typischen Kinoleinwand zur anderen etwa 0,8 Zoll beträgt, wodurch das komplizierte und teurere gestufte, anpassende, unterbrochene Rasterscannen vermieden wird, welches notwendig ist, um jeden Scandurchgang oder jede Linie diskret anzupassen.
  • Unsere bevorzugte Implementierung, gezeigt in 1 und 6, macht es erforderlich, dass der Bildstrahl zunächst auf die Polygonspiegelfacette 76 und dann auf den Galvanometerspiegel 84 trifft. Alternativ, wie in 8 gezeigt, kann mit einer größeren Facette 476 von Polygonspiegel 474 die umgekehrte Reihenfolge von horizontaler und vertikaler Spiegelreflexion implementiert werden, wodurch ein kleinerer Galvanometerspiegel 484 und Umwandler 486 möglich werden. Jede vertikale oder horizontale Scankomponentenabfolge oder überhaupt jedes andere Scanverfahren, das einen Strahl bewegt, fällt in den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Optische Konfigurierungen des Scanabschnitts
  • Es existieren zwei grundlegende Konfigurierungen der Optik von Bildscansystemen, und zwar Präscanoptik und Postscanoptik. Nahezu alle Laserprojektoren des Stands der Technik, die Polygonspiegel benutzen, benutzen eine Präscanoptik ähnlich der aus 7, wobei die Linse nach der Scanoptik angeordnet ist (die so bezeichnet wird, da das Scannen VOR der Linse stattfindet).
  • Obwohl für Ausführungsformen unserer Erfindung eine Präscanoptik benutzt werden kann, bevorzugen wir die Benutzung einer Postscan-Optikkonfigurierung (die wiederum so bezeichnet wird, weil das Scannen NACH der Linse stattfindet), wie z.B. in 1 und 6 gezeigt, da Postscanoptik eine bessere Auflösung und Helligkeit bereitstellt und die Bildverschlechterung und die Leistungsverluste vermeidet, die sich typischerweise aus einer komplexen Optik ergeben. Die Benutzung der einfachen Optik unseres bevorzugten Präscansystems, zusammen mit einem Faserkopf gemäß unserer Erfindung, macht kleine Flecken und eine hohe Auflösung realisierbar.
  • Umordnen der Videodaten zur Mehrfleckenprojektion
  • Die Scankomponenten in unserer bevorzugten Ausführungsform bestimmen die Art und Weise, in der die vier beabstandeten Reihen von drei beabstandeten Farbflecken gemäß unserer Erfindung umgeordnet werden. Die physikalisch nächstmögliche Beabstandung der Sendeenden 56 in dem Ausgabekopf 58 unserer bevorzugten Ausführungsform aus 1 und 3, unter Annahme einer gewünschten Auflösung von 1920 × 1080 p, erzeugt einen effektiven vertikalen Reihenabstand von etwa zehn oder mehr Linien und einen horizontalen Abstand zwischen Flecken von roter, grüner und blauer Farbe von etwa 10 oder mehr Punktlokalisierungen. Obwohl wir später Beispiele einer solchen Beabstandung liefern werden, gehen die folgenden Darstellungen dieser Datenumordnung von einem vertikalen Abstand von fünf Linien (4 Linien von Punktlokalisierungen zwischen Reihen von Flecken des Fleckenmusters auf der Leinwand) und von einem horizontalen Abstand von fünf Punktlokalisierungen innerhalb einer Reihe (vier Punktlokalisierungen zwischen jedem Fleck einer Reihe des Fleckenmusters auf der Leinwand) aus.
  • Dies erfordert ein Umordnen der Videodaten. 9A bis 9J und 10A bis 10E zeigen den Effekt des Umordnens des Schreibens von Linien und Punktlokalisierungen innerhalb von Linien der ersten Ausführungsform unserer Erfindung, wie kurz in der Kurzdarstellung der Erfindung beschrieben wurde, wobei ein Rahmenscan von oben nach unten, ein Linienscan von links nach rechts sowie ein effektiver Reihenabstand von fünf Linien und ein horizontaler Abstand von fünf Punktlokalisierungen innerhalb einer Reihe angenommen werden. In 9A bis 9J wird die Mischfarbe für jedes Pixel an die richtigen Punktlokalisierung geschrieben, indem das Bild gescannt wird, das durch die Sendeenden 56 der Fasern 42 in einer horizontalen Reihe des Ausgabekopfes 58 gebildet wird. In der beispielhaften Reihenfolge wird die Punktlokalisierung zunächst von einem roten Fleck beschrieben, der durch „x" dargestellt ist, dann von einem grünen Fleck, der durch „+" dargestellt ist, und durch einen blauen Fleck, der durch „o" dargestellt ist. Ein grüner Fleck, der eine Punktlokalisierung überschreibt, die bereits mit einem roten Punkt beschrieben wurde, ist durch „✷" dargestellt, und ein blauer Fleck, der eine Punktlokalisierung überschreibt, die bereits von einem roten und einem grünen Fleck beschrieben ist, ist durch „✷" dargestellt. In 9A bis 9J wird die Punktlokalisierung, die gegenwärtig von einem Fleck zu einem bestimmten Zeitpunkt „t" während eines bestimmten Scandurchgangs beschrieben wird, durch fette Schrift angezeigt, und ein Fleck, der ausgeblendet wird, da er zu diesem Zeitpunkt keine Position innerhalb des Rahmens auf der Leinwand beschreibt, ist durch Umranden angezeigt.
  • Zur praktischen Beschreibung der zeitlichen Umordnung der Farbwerte der Pixeldaten für eine bestimmte Punktlokalisierung, die auch als Zeitkombination oder Zeitkombinieren bezeichnet wird, bezeichnen wir den Zeitpunkt, an dem jeder benachbarte Punkt von dem Fleck des Laserlichts, das von dem jeweils zutreffenden Sendeende gesendet wird, beleuchtet wird, indem wir von der Punktlokalisierung zu Beginn der Rahmenlinie ausgehen, als Zeitpunkt t1, t2, t3, ... Beispielsweise wird an Zeitpunkt t1 die erste Punktlokalisierung einer Linie beschrieben, an Zeitpunkt t2 wird die zweite Punktlokalisierung einer Linie beschrieben. Für die bevorzugte Auflösung von 1920 × 1080 p reicht die Zeit wenigstens von Zeitpunkt t1 zu Zeitpunkt t1920, und möglicherweise bis zu Zeitpunkt t1921 und weiter, abhängig davon, wie viel Overscan durch den Punktabstand zwischen Flecken in einer Reihe des Arrays erforderlich wird.
  • Zeitkombination einer Vielzahl von Flecken beim Linienscannen
  • Wie in 10A bis 10E gezeigt, die hier genauer erörtert werden sollen, schreibt das Array mit 4 Reihen mal 3 Flecken pro Reihe, das von der bevorzugten Ausführungsform projiziert wird, die vierte Linie des Rahmens vorzugsweise im ersten Scandurchgang s1. In Übereinstimmung mit 9A wird beim Scannen dieser Linie mit der unteren Fleckenreihe zum Zeitpunkt t1 des ersten Scandurchgangs das erste Pixel in der vierten Linie von dem roten x-Strahl geschrieben, der für den Wert der roten Farbe moduliert wurde, die diesem Pixel in den Videodaten zugewiesen wurde, während der grüne und der blaue Strahl, die, wenn sie aktiviert wären, Pixel zur Linken des Rahmens (gezeigt mit umrandeten, helleren Symbolen) schreiben würden, noch nicht durch ihre jeweiligen Modulatoren aktiviert sind (was hier auch als „ausgeblendet" bezeichnet wird und in den nachfolgenden Tabellen gelegentlich durch „b" wiedergegeben wird).
  • Es ist jedoch möglich, wie hier für eine alternative Ausführungsform beschrieben, die verschiedenen Farbstrahlen vor dem Einkoppeln in die Einkoppelungsenden der Fasern 42 zu kombinieren, so dass vier vertikal benachbarte einzelne Sendeenden Flecken von Mischfarbe aussenden. Diese Mischfarbflecken würden zu den Scankomponenten geleitet, und von dort aus zu der Leinwand, wodurch die Notwendigkeit des Umordnens horizontaler Pixel jeder Linie umgangen würde.
  • Umordnen einer Vielzahl von Fleckenreihen während des Rahmenscans
  • Zur praktischen Bezugnahme bei der Beschreibung der Linienumordnung bezeichnen wir die Fleckenreihen, die von den Sendeenden des Ausgabekopfs der bevorzugten Ausführungsform projiziert werden, von oben nach unten als „ReiheA", „ReiheB", „ReiheC" bzw. „ReiheD". Ferner für jede der Figuren mit der Ausgabekopfkonfigurierung von 4 Reihen mal 3 Sendeenden pro Reihe für jeden Scandurchgang s(x), wobei x die Laufnummer horizontaler Scans ist (z.B. ist bei der bevorzugten Auflösung von 1920 × 1080 p s1 beim ersten Scandurchgang bei x = 1, s2 beim zweiten Scandurchgang bei x = 2, und s273 beim letzten Scandurchgang bei x = 273). Linien, die von den Fleckenreihen ReiheD, ReiheC, ReiheB, ReiheA geschrieben werden, die von den Strahlen geschrieben werden, welche von den Sendeenden ausgesendet werden, sind jeweils mit „DDD", „CCC", „BBB" bzw. „AAA" bezeichnet. Wie bei 9A bis 9J werden in 10A bis 10E gegenwärtig geschriebene Linien des Rahmens durch fette Schrift („AAA", „BBB", „CCC" und/oder „DDD") angezeigt, und ausgeblendete Linien werden durch ein umrandetes „AAA" angezeigt usw..
  • Für das Beispiel der bevorzugten Ausführungsform in 1, 3 und 3S ist die erste Linie, die in Scandurchgang s1 geschrieben wird, vorzugsweise die vierte Linie vom oberen Rand des Rahmens (Linie L4) mit den Flecken (einem von jeder Farbe) der unteren Reihe ReiheD, die kollektiv in 10A durch das fette DDD gezeigt werden, während die Fleckenreihen ReiheC, ReiheB und ReiheA in 10A ausgeblendet sind, wie durch die umrandeten CCC, BBB und AAA gezeigt. Nachdem die gesamte Linie L4 durch Rotieren einer der Polygonspiegelfacetten 76 gescannt wurde, hat sich der Galvanometerspiegel 84 vorzugsweise um eine Strecke nach unten umgestellt, die vier Rahmenlinien entspricht, und der Scandurchgang s2 wird eingeleitet, wenn die nächstfolgende Facette 76 sich in Position befindet.
  • Alternative Scankomponenten
  • Wir führen die vorangegangene Erörterung des Scanabschnitts fort, wobei unsere Erfindung die Benutzung alternativer Scanverfahren und Komponenten unterstützen kann, obwohl wir die Benutzung beweglicher Spiegel in der Form eines rotierenden Polygonspiegels 74 mit einer Vielzahl von Facetten 76 zum horizontalen Scannen und eines Galvanometerspiegels 84 zur vertikalen Anpassung bevorzugen. Einige davon sind die Benutzung von zwei schwingenden oder schwenkbaren Spiegeln, die sich mittels Galvanometer oder Resonanzscanner bewegen, akusto-optische Strahlenlenkung, digital gesteuerte chipmontierte Spiegel, piezoelektrisch gesteuerte vertikale und horizontale Spiegel, oder holographische Strahlenlenkung, welche die polierten Facetten 76 des Polygonspiegels 74 der ersten Ausführungsform ersetzen.
  • Modulationsabschnitt
  • In unserer bevorzugten Ausführungsform und bei beispielhafter Auflösung, Bildwiederholungsrate und Konfigurierung des Sendeendes muss jeder Strahl ständig moduliert werden, um bis zu 30 Millionen Werte pro Sekunde sicherzustellen. Im Modulationsabschnitt 30, der in 1 schematisch dargestellt ist, bevorzugen wir für den Modulator die Benutzung eines akustooptischen Kristalls 32 aufgrund seiner Fähigkeit, den Strahl völlig auszuschalten, wodurch unser gewünschtes hohes Kontrastverhältnis ermöglicht wird, und da seine Modulation kontinuierlich variabel ist. Der Modulator 32 ist zwischen jeder Grundfarbenlaserlichtquelle und dem Fleckprojektionsabschnitt angeordnet. Jeder der Strahlen wird so durch den Modulator 32 zum Fleckprojektionsabschnitt gelenkt, und von dort zu der Scanstrahlprojektionskomponente, wo er durch einen bestimmten Punkt auf der Leinwand 12 tritt. Dieser Vorgang erfolgt genau dann, wenn die Pixelinformation anzeigt, dass ein solcher Fleck auf der Leinwand 12 beleuchtet werden soll.
  • Bei der Benutzung bestimmter Arten von Lasern kann die Eingangsleistung für den Laser selbst variiert werden, wie es für jedes Pixel erforderlich ist. Wenn geeignete Fortschritte in diesen Lasertechnologien erzielt werden, könnten kontinuierlich variable Laserstrahlen von derartigen Lasern in die Fasern 42 unseres Systems 10 gekoppelt und in dem Scan-Subsystem unserer ersten Ausführungsform gescannt werden.
  • In unserer bevorzugten Ausführungsform und allgemein bei unserer Erfindung ist die Anzahl der Modulatoren 32 gleich der Zahl von Sendeenden 56 des Ausgabekopfs 58, bis auf einige Ausnahmen, wenn nämlich Mischstrahlen erzeugt werden, wie in Beispiel 9, oder wenn wie oben die Modulatoren eigentlich mit den Lasern vereint sind. Allerdings kann es vorteilhaft sein und liegt im Umfang unserer Erfindung, mehr Modulatoren zu benutzen, und zwar entweder aus wirtschaftlichen Gründen, um die Leistungspegel in den einzelnen Modulatoren zu senken, oder um Veränderungen im Laserabschnitt 20 zu ermöglichen.
  • Laserabschnitt
  • Verschiedene Laser und Laserkonfigurierungen können benutzt werden, um die insgesamt benötigte Laserleistung für Rot, Grün und Blau zu erzeugen, einschließlich, ohne Beschränkung darauf, RGB-Lasern, die rote, grüne und blauen Strahlen aus einem einzelnen Laser erzeugen, Lasern, die jeweils die Gesamtleistung erzeugen, die von Rot, Grün oder Blau benötigt wird, einem Laser pro Farbe pro Linie, und einer Vielzahl von Lasern pro Farbe pro Linie, entweder durch Erweiterung des Ausgabekopfs oder durch Benutzen faserbasierter Strahlenkopplung entweder vor oder nach der Modulation.
  • Steuerungsabschnitt
  • Der Steuerungsabschnitt 100 empfängt die Videoeingabe, verarbeitet und leitet die Bilddaten an die Scan- und Modulationskomponenten und steuert den Gesamtbetrieb des Projektionssystems.
  • Der Steuerungsabschnitt 100 weist zwei Funktionsbereiche auf, den Scansteuerungsabschnitt und den Bildsteuerungsabschnitt. Der Bildsteuerungsabschntit übernimmt alle Funktionen, die in direktem Zusammenhang mit dem Erhalten der Quellbilddaten und ihrer Verarbeitung zwecks Bereitstellung an den Modulatorabschnitt 30 stehen, sowie mit dem Senden bestimmter Signale, einschließlich Synchronisierungssignalen, an den Scansteuerungsabschnitt. Der Scansteuerungsabschnitt führt alle anderen Steuer- und Betriebsanforderungen aus, darunter insbesondere die Steuerung der Komponenten des Scanabschnitts 70, das Bereitstellen bestimmter Daten und Signale an den Bildsteuerungsabschnitt, insbesondere während der Initialisierung, das Empfangen und Ausführen aller externen Kommandos, wie z.B. von dem Bedienerendgerät eines Kinosteuerungssystems, und das Bereitstellen von Daten an derartige externe Systeme oder Endgeräte, einschließlich Diagnose und Aufzeichnung.
  • Alternative Fleckenmuster und daraus folgende Unterschiede in der Umordnung und der Zeitkombinierung
  • Die vorangegangene Beschreibung des Fleckprojektions-, des Scan- und des Steuerungsabschnitts 40, 70 bzw. 100 der ersten Ausführungsform gingen von einem Ausgabekopf 58 aus, der eine Konfigurierung mit 4 × 3 Sendeenden 56 aufweist und ein Fleckenmuster mit 4 Reihen mal 3 Flecken pro Reihe projiziert. Die folgenden alternativen Ausführungsformen dieser Abschnitte beschreiben jedoch unterschiedliche Konfigurierungen und die sich daraus ergebenden Vorteile.
  • Bei der Beschreibung eines jeden der folgenden Beispiele 1 bis 9 haben wir aus Gründen der Klarheit die Tabellen EX-1 bis EX-9 aufgenommen, anstelle einer detaillierten Textbeschreibung der Taktung und Lokalisierung der Umordnung der Linien während des Rahmenscannens, basierend auf der Anzahl und dem relativen effektiven Abstand der auf die Leinwand projizierten Fleckenreihen, und/oder der Zeitkombination von Flecken an Punktlokalisierungen während der Linienscanvorgänge, basierend auf der Anzahl und dem relativen effektiven Punktabstand der auf die Leinwand projizierten Flecken. Diese Tabellen EX-1 bis EX-9 enthalten eine Auflistung der angenommenen Anzahl von Reihen und der Anzahl von Flecken pro Reihe. Tabelle EX
    Figure 00310001
  • BEISPIEL 1
  • Beispiel 1 zeigt das Umordnen des Videosignals, um vollständige Rahmen zu scannen, mit einem Sendeenden-Array, gezeigt in 11, und einem entsprechenden Fleckenmuster, gezeigt in 11S, von 4 Reihen mal 3 Flecken pro Reihe in einer „Klotz"-Konfigurierung, wobei Annahmen in Tabelle EX-1A bis EX-1C gezeigt sind. 12A bis 12H und Tabelle EX-1A beschreiben die Linien, die bei jedem Scandurchgang s1, s2, s3, ... geschrieben werden. Wir gehen außerdem von einer gleichmäßigen oder gleichen physikalischen Distanz zwischen Reihen von Sendeenden im Ausgabekopf 58 aus, was nicht unbedingt notwendig ist. Ferner sind für 12A bis 12H Linien, die durch Sendeendenreihen ReiheD, ReiheC, ReiheB, ReiheA geschrieben werden, mit DDDD, CCCC, BBBB bzw. AAAA bezeichnet.
  • Für dieses Beispiel 1, wie in 12A bis 12D gezeigt und in Tabelle EX-1A beschrieben, schreibt der effektive Reihenabstand von 3 Linien die ersten vier Linien des Rahmens während der Scandurchgänge s1, s2 und s3 in einer Reihenfolge 4, 1, 2, 3. 12E bis 12H zeigen und Tabelle EX-1A beschreibt die Umordnung der Pixelinformation, um während der Scandurchgänge s269 bis s272 und danach Linien am unteren Rand des Rahmens zu schreiben, mit einer geeigneten Ausblendung von Reihen bei Rahmenverlust. So wird bei dem Fleckenmuster aus Beispiel 1, das einen effektiven Reihenabstand von 3 Linien aufweist, in 272 Scandurchgängen ein vollständiger Rahmen geschrieben. Bei dem Sendeenden-Array aus 3 und dem resultierenden Fleckenmuster aus 3S sind die Sendeenden und also das Fleckenmuster der Reihen horizontal an dem Sendeende in der Reihe darüber und/oder darunter zentriert, was hier als ein „rechteckiges" oder „Block"-Array oder Muster bezeichnet wird. Bei einem solchen Muster schreiben während jedes Scandurchgangs die am weitesten rechts angeordneten Flecken aller Reihen des rechteckigen Fleckenmusters die ersten Punktlokalisierungen in ihren jeweiligen Linien, wie in 9A bis 9E gezeigt, in etwa zum selben Zeitpunkt.
  • TABELLE EX-1A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 3
    • Entsprechende Figur: 11, 12
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Effektiver Reihenabstand: 3 Linien
  • Figure 00330001
  • Allerdings zeigt 11 eine unterschiedliche Anordnung, wobei die Sendeenden, und also die Flecken, in jeder Reihe derart verschoben sind, dass die Sendeenden und Flecken in alternierenden Reihen in den Tälern zwischen den gegenüberliegenden Reihen liegen, was hier aus praktischen Gründen als „Klotz"-Array oder Muster bezeichnet wird, wie in 11 und 11S gezeigt. Wie in 12 und Tabelle EX-1B für das Fleckenmuster mit 4 Reihen mal 3 Flecken pro Reihe dieses Beispiels 1 mit dem Klotzmuster gezeigt, und unter Annahme eines Abstands zwischen Flecken in Reihen von 4 Punktlokalisierungen, wird zum Zeitpunkt t1 während Scandurchgang s3 die Punktlokalisierung 1 in den Linien L6 und L12 von den roten Flecken von ReiheB und ReiheD beleuchtet, während die grünen und blauen Flecken von ReiheB und ReiheD sowie alle Flecken von ReiheA und ReiheC ausgeblendet werden. Wie von 13B bis 13F gezeigt und in Tabelle EX-1B beschrieben, beleuchten für die übrigen Zeitpunkte t2 bis t11 des veranschaulichenden Scandurchgangs s3 zum Zeitpunkt t11 alle Flecken die Punktlokalisierungen bei einer angemessen modulierten Intensität (die null betragen kann). Es ist zu beachten, dass die Farbflecken nicht in allen Reihen in derselben Reihenfolge angeordnet sein müssen. Tabelle EX-1C zeigt die Taktung der Punktbeleuchtung für den Scandurchgang s3 für die Zeitpunkte t1920 bis 1930 am Ende der Linie und des Scandurchgangs vor der Einleitung des nächsten Scandurchgangs s4, der in 12D gezeigt ist.
  • TABELLE EX-1B
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 3
    • Entsprechende Figuren: 12, 13
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Klotz
    • Effektiver Reihenabstand (alle Reihen): 3 Linien
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Fleckenabstand in der Reihe: 4 Punkte
  • Figure 00340001
  • Figure 00350001
  • TABELLE EX-1C
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 3
    • Entsprechende Figuren: 11, 13
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Klotz
    • Effektiver Reihenabstand (alle Reihen): 3 Linien
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Fleckenabstand in der Reihe: 4 Punkte
  • Figure 00350002
  • Figure 00360001
  • BEISPIELE 2-9
  • Die übrigen Beispiele (Beispiele 2 bis 9) zeigen Variationen der Sendeende-(Fleckenmuster)-Konfigurierungen des Ausgabekopfs von dem 4 × 3-Array, das für Beispiel 1 beschrieben wurde, wobei 14 bis 28 und Tabellen EX-2 bis EX-9 die Umordnung des Videosignals beschreiben, die für verschiedene unterschiedliche Ausgabekopf-(Fleckenmuster)-Konfigurierungen erforderlich ist.
  • Anders als Beispiel 1 sind die übrigen Beispiele 2 bis 9 nicht auf ein Fleckenmuster von 4 Reihen mal 3 Flecken pro Reihe oder ein entsprechendes Sendeende-Array, eine gleichmäßige Distanz zwischen Reihen von Sendeenden, die Annahme von drei Sendeenden in jeder Reihe, von denen jedes eine der drei Grundfarben sendet, oder auch eine vertikale Fluchtung der Flecken in unterschiedlichen Reihen beschränkt.
  • BEISPIEL 2
  • Beispiel 2, gezeigt in 14, 14S, 15 und 16 und beschrieben in Tabelle 2A und EX-2B, zeigt eine alternative Ausgabekopfkonfigurierung zu der in 3 gezeigten, wobei die Reihen von drei Sendeenden, die in vorausgegangenen Ausführungen von Ausgabeköpfen im Wesentlichen in vertikaler Fluchtung ausgerichtet sind, stattdessen in nicht vertikaler Fluchtung in einer im Wesentlichen stufenartigen Anordnung positioniert sind, um das Fleckenmuster auf der Leinwand zu erzeugen, das in 14S gezeigt ist. Der Ausgabekopf weist vier Gruppen von drei Sendeenden auf, wobei jede Gruppe in horizontaler Fluchtung angeordnet ist. In dieser Anordnung der Ausgabekopfsendeenden, und deshalb des Fleckenmusters, sind die drei Grundfarben jeder Gruppe oder Reihe zugewiesen. Die Umordnung der Videopixeldaten für dieses Beispiel 2 ist graphisch in 15A bis 15E und 16A bis 16E gezeigt und auf Linien- und Fleckenbasis in den Tabellen EX-2A und EX-2B beschrieben. In dieser Ausführungsform weisen die benachbarten Reihen vorzugsweise einen effektiven Reihenabstand von 1 Linie auf, das heißt, die Linien, die während jedes Scandurchgangs geschrieben werden, sind vertikal benachbart. Obwohl nicht notwendig, werden während eines vollständigen ersten Scandurchgangs die Linien L1 bis L4 des Rahmens vorzugsweise jeweils mit den Reihen ReiheA, ReiheB, ReiheC und ReiheD des Fleckenmusters geschrieben. Aufgrund der Ausrichtung des Fleckenmusters aus 14S und dem angenommenen Scannen des Punktemusters von links nach rechts beleuchten die Flecken von ReiheD jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten die Punktlokalisierungen von Linie 1 des Rahmens in einer Abfolge von rechts nach links, gefolgt von ReiheC, ReiheB und ReiheA. Die Tabellen EX-2A und EX-2B und 15A bis 15E und 16A bis 16E beschreiben das Schreiben der Linien und der Punktlokalisierungen der Linien für das Fleckenmuster dieses Beispiels 2. In der Ausführungsform dieses Beispiels 2 ist es nicht nötig, Reihen am oberen oder unteren Rand des Rahmens auszublenden, da der effektive Linienabstand eins beträgt. Ein Umordnen oder ein Zeitkombinieren der Videopixeldaten und ein Ausblenden der Flecken am linken und rechten Rand des Rahmens zu Beginn und Ende jedes Scandurchgangs sind immer noch notwendig, allerdings sogar in größerem Umfang als in 9 oben gezeigt, da die Breite des Fleckenmusters größer ist. Für dieses Beispiel 2 wird angenommen, dass der horizontale Abstand zwischen Flecken, die von benachbarten Fasersendeenden gesendet werden, drei Punkte auf der Leinwand beträgt, d.h., zwischen horizontal benachbarten Flecken auf der Leinwand befinden sich zwei Punkte. Wir nehmen auch einen effektiven horizontalen Fleckenabstand zwischen den Enden von horizontal benachbarten Reihen von drei Punkten an. Wir nehmen ferner eine Reihenfolge von Rot, Grün, Blau für jede Reihe von Sendeenden an. Es versteht sich, dass diese Annahmen lediglich veranschaulichenden Zwecken dienen und dass in der tatsächlichen Praxis größere oder kleinere effektive horizontale Fleckenabstände und/oder vertikale Reihenabstände nötig sein können und dass mehr oder weniger Sendeenden pro Reihe und mehr oder weniger Reihen von Sendeenden im Rahmen des Konzepts unserer Erfindung verwendet werden können.
  • Wie also in 15A bis 15E und 16A bis 16E sowie den Tabellen EX-2A und EX-2B gezeigt, wird bei einem horizontalen Scandurchgang zum Scandurchgangszeitpunkt s1, der die Linien L1, L2, L3 und L4 scannt, zum Zeitpunkt t1 der Punkt 1 von Linie L1 von dem roten Fleck von ReiheA geschrieben, während der grüne und der blaue Fleck von ReiheA sowie alle Flecken von ReiheB, ReiheC und ReiheD ausgeblendet werden. Die übrigen Beleuchtungen der Punktlokalisierungen der Linien L1 bis L4 zu verschiedenen Zeitpunkten während des Scandurchgangs s1 sind in den Tabellen EX-2A und EX-2B beschrieben.
  • Die detaillierte Beschreibung in Bezug auf 15A bis 15E und Tabelle EX-2A zeigt die Zeitkombination, die für das Fleckenmuster aus 14S zu Beginn des Scandurchgangs benötigt wird. Wie in 16A bis 16F gezeigt und in Tabelle EX-2B beschrieben, werden bei einem ähnlichen Schreiben von Flecken auf Punktlokalisierungen am Ende des Scandurchgangs für die Linien L4, L3, L2 und L1 und einem Ausblenden von Flecken in jeder Reihe ReiheD, ReiheC, ReiheB und ReiheA in umgekehrter Reihenfolge zu der, die zu Beginn des Scandurchgangs benötigt wird, 1953 horizontale Punktverschiebungen des Fleckenmusters benötigt, um die Linien des ersten horizontalen Scandurchgangs zu vervollständigen. Wenn der vollständige Rahmen aus 1080 Linien geschrieben ist, bewegt sich der Galvanometerspiegel zurück zum oberen Rand des Rahmens, und das Scannen eines neuen Rahmens beginnt. Natürlich ist die Anzahl von Konfigurierungen dieses Typs von Ausgabekopf und des resultierenden Fleckenmusters nahezu endlos. Die Hauptbeschränkung eines Ausgabekopfes, der den Typ von Fleckenmuster aufweist, der in diesem Beispiel 2 gezeigt ist, ist die Gesamtbreite des Fleckenmusters. Allerdings weist die Konfigurierung den Vorteil auf, die horizontalen Scandurchgänge pro Rahmen zu reduzieren und die Taktung der Eingabepixeldaten ein wenig zu vereinfachen.
  • TABELLE EX-2A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 3
    • Entsprechende Figuren: 14 bis 16
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Stufe
    • Effektiver Reihenabstand (alle Reihen): 1 Linie
    • Scandurchgang: 1
    • Ausblendung = b
    • Flecken zwischen Reihen: 3
    • Fleckenabstand in der Reihe: 3
  • Figure 00390001
  • Figure 00400001
  • TABELLE EX-2B
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 3
    • Entsprechende Figuren: 14 bis 16
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Stufe
    • Effektiver Reihenabstand (alle Reihen): 1 Linie
    • Scandurchgang: 1
    • Ausblendung = b
    • Flecken zwischen Reihen: 3
    • Fleckenabstand in der Reihe: 3
  • Figure 00400002
  • Figure 00410001
  • BEISPIELE 3-4
  • 17, 17S und 18 und 19, 19S und 20 sowie die entsprechenden Tabellen EX-3 und EX-4 zeigen jeweils für die Beispiele 3 und 4 alternative Versionen des Stufenarrays und Fleckenmusters, das in 14 und 14S für Beispiel 2 beschrieben wurde, wobei das lineare Array aus Sendeenden und das Fleckenmuster (17S bzw. 19S), die von den Arrays aus 17 und 19 projiziert werden, in Bezug auf die horizontale Ausrichtung des Rahmens, der auf die Leinwand projiziert wird, ein wenig geneigt sind, um eine gewisse Annäherung an das Resultat der gestuften Konfigurierung aus Beispiel 2 zu erreichen, jedoch in einer wesentlich besser herstellbaren flachen oder linearen Fluchtung. Für die Beispiele 3 und 4 sind die Gruppen von Sendeenden und die entsprechenden Flecken des Fleckenmusters in Gruppen von roten, grünen und blauen Flecken angeordnet, hier jeweils als „RGB-Gruppe A, B, C bzw. D" bezeichnet. Die RGB-Gruppen aus Flecken, die in 17S und 19S gezeigt sind, sind nicht horizontal gefluchtet, wie in 14S gezeigt, aber die Flecken, die von ihnen erzeugt werden, überlagern einander sowohl physikalisch als auch wahrnehmbar in signifikanter Weise vertikal, wie in 18 und 19 gezeigt. Jede solche RGB-Gruppe entspricht einer Reihe aus Beispiel 2 oben, wobei sie im Wesentlichen dieselbe Linienumordnung und Zeitkombinierung innerhalb der Reihen aufweist, wie sie in 15 und 16 von Beispiel 2 gezeigt ist.
  • BEISPIEL 3
  • Da die außen liegenden roten und blauen Flecken jeder RGB-Gruppe nicht horizontal mit den mittleren grünen Flecken ihrer eigenen RGB-Gruppe fluchten, können sich die Kanten der Farbflecken einer Gruppe mit einem oder mehreren Farbflecken einer benachbarten Gruppe in gewissem Umfang überlagern, wie in 18 gezeigt. Diese Überlagerung wird typischerweise nicht wahrgenommen, da der Großteil der Auflösungswahrnehmung eines Bilds im Grünbereich erfolgt, und obwohl der rote und der blaue nicht genau mit dem grünen Fleck der jeweiligen RGB-Gruppe übereinstimmen, wird die Auflösung nicht wahrnehmbar beeinträchtigt.
  • Durch Auswählen unterschiedlicher Reihenfolgen für die Farben der Fasern innerhalb einzelner RGB-Gruppen, wie z.B. rot-grün-blau für eine RGB-Gruppe und grünblaurot für eine andere RGB-Gruppe, wird die wahrgenommene vertikale Position der Flecken jeder RGB-Gruppe, die von dem linearen Array auf die Leinwand projiziert werden, effektiv mit einer Linie beabstandet. Es kann vorzuziehen sein, Grün, die photooptisch stärker wahrgenommene Farbe, in der Mitte jeder RGB-Gruppe anzuordnen. Mit anderen Worten, wenn vier grüne Flecken sich in der Mitte jeder RGB-Gruppe befinden, schreibt eine geeignete Neigung oder Abwinkelung des Kopfes vier Linien von grünen Flecken mit einem effektiven Reihenabstand von einer Linie (oder mehr) auf die Leinwand, wie für Beispiel 2 und 15 und die Tabellen EX-2A und EX-2B gezeigt. Wie zuvor erwähnt, sind das Muster dieser Flecken und das Ausmaß der Überlagerung in 18 graphisch dargestellt. Obwohl es so erscheinen mag, als ob das Auslassen der einzelnen Stufen des Sendeende-Arrays und das resultierende Fleckenmuster von Beispiel 3 nicht den in 15 und 16 von Beispiel 2 gezeigten Effekt erzielen, sollte eine geeignete Zuweisung der Farben zu den geeigneten Sendeenden, wie für dieses Beispiel 3 beschrieben, an wirkungsvollen Punktlokalisierungen jeder Linie auf der Leinwand die geeigneten Mischflecken ergeben, die in Bezug auf ihre Wahrnehmung mit den Punktlokalisierungen aus Beispiel 2 gleichwertig sind.
  • BEISPIEL 4
  • 19 und 19S zeigen eine alternative Ausführungsform der geneigten Konfigurierung aus 17 bzw. 17S, wobei die Fasern, und also die Flecken des Fleckenmusters, enger beabstandet sind, um den effektiven Abstand der Flecken innerhalb einer RGB-Gruppe zu minimieren und dadurch den Teil der roten und blauen Flecken zu reduzieren, die sich nicht mit dem photooptisch stärker wahrnehmbaren grünen Fleck überlagern. Wiederum Bezug nehmend auf 19, wird der Mantel der Fasern abgeschabt, ausgeschärft oder abgeschliffen, um die Dicke des Mantels oder die Distanz zwischen den Faserzentren, und damit den effektiven horizontalen Fleckenabstand in jeder RGB-Gruppe, zu reduzieren. Diese Faserbehandlung kann auch in anderen Arraykonfigurierungen als den in Beispiel 3 und 4 gezeigten nützlich sein, sowohl für den Abstand von Strahlen in horizontalen Reihen als auch für den effektiven vertikalen Abstand zwischen Reihen, denn je größer der Abstand ist, desto größer ist die Überlagerung von Strahlenreihen, die am oberen und unteren Rand des Rahmens ausgeblendet werden müssen.
  • Die in 19 gezeigte Ausgabekopfkonfigurierung und das resultierende Fleckenmuster aus 19S können es ermöglichen, dass eine Einstellung des Systems verschiedene effektive Abstände, Auflösungen und Bildseitenverhältnisse bereitstellt, indem die Neigung oder Abwinkelung der Reihen zu der horizontalen Achse der Leinwand verändert wird. Es ist zu erkennen, dass, indem der Winkel einer beliebigen Reihe von Sendeenden, und also des Fleckenmusters, von der Horizontale variiert wird, der effektive vertikale Reihenabstand auf der Leinwand variiert wird. Der Winkel des Ausgabearrays oder des Fleckenmusters kann manuell einstellbar sein, wie z.B. beim Kalibrieren des Systems bei der Fertigung oder an einem bestimmten Ort. Eine automatische oder dynamische Anpassung könnte ebenfalls während einer Einrichtung des Laserprojektionssystems an einem neuen Ort, oder als Teil eines tragbaren Systems, das an unterschiedlichen Orten benutzt wird, oder zur Anpassung an verschiedene Bildseitenverhältnisse und Auflösungsanforderungen für das Videobild oder für unterschiedliche Videoquellen durchgeführt werden.
  • BEISPIELE 5-6
  • Für die Beispiele 5 und 6 zeigen 21 und 25 alternative Ausgabekopf-Sendeendenkonfigurierungen, und 21S und 25 zeigen die entsprechenden alternativen Fleckenmuster, ähnlich wie dasjenige des linearen Arrays von Beispiel 3 aus 17 und 17S, aber stärker von der Horizontalen abgewinkelt, so dass jeder Fleck des Fleckenmusters, der auf die Leinwand projiziert wird, einen effektiven Reihenabstand von 1 Linie aufweist. Der Unterschied zwischen den Beispielen 5 und 6 liegt in der Zuweisung der Farben der Strahlen zu den Fasern. Beispiel 5 verwendet rot-grün-blaue Gruppen, während Beispiel 6 Farbgruppen verwendet, beispielsweise rot-rot-rot-rot/grün-grün-grün-grün/blau-blau-blau-blau.
  • BEISPIEL 5
  • Für dieses Beispiel 5, ein 12-Sendeenden-Ausgabekopfarray, das ein 12-Fleckenmuster projiziert, nehmen wir an, dass Fasern in Dreiergruppen rote, grüne und blaue Strahlen (wie in 21, 21S und 22 bis 24 gezeigt) zugewiesen sind, und wir nehmen eine vertikale Anpassung von 4 Linien an, die der Anzahl von Gruppen von RGB-Sendeenden entspricht, und identifizieren jeden der zwölf Flecken von oben nach unten im Fleckenmuster als Ra, Ga, Ba, Rb, Gb, Bb, Rc, Gc, Bc, Rd, Gd bzw. Bd. Wie in 22A bis 22H und Tabelle EX-5A gezeigt, werden alle Linien eines Rahmens mit Flecken aller drei Grundfarben in 272 Scandurchgängen gescannt, und Linien L1 bis L4 eines Rahmens werden nach anfänglichen Scandurchgängen s1, s2 und s3 mit Flecken aller drei Grundfarben gescannt. 23A bis 23C und 24A bis 24C zeigen und Tabellen EX-5A, EX-5B und EX-5C beschreiben die Zeitverzögerungen, die notwendig sind, um jede Punktlokalisierung in einer Linie für Scandurchgang s3 zu scannen, wodurch sich ergibt, dass 1953 horizontale Anpassungen der Flecken zum Abschließen jedes Scandurchgangs notwendig sind, oder ein Overscan von 33 Punktlokalisierungen auf einer Seite des Rahmens.
  • TABELLE EX-5A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 21 bis 25
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Ausblendung = b
    • Effektiver vertikaler Abstand: 1 Linie
  • Figure 00450001
  • BEISPIEL 6
  • Für Beispiel 6 zeigt 25 eine alternative Ausgabekopfkonfigurierung, identisch zu derjenigen des linearen Arrays von Beispiel 5 aus 21, jedoch mit einer unterschiedlichen Zuweisung von Farben, um eine substanzielle Alternative zu Beispiel 5 zu erzeugen.
  • Wie bei Beispiel 5 weist jeder Fleck des Fleckenmusters, das auf die Leinwand projiziert wird und in 25S für dieses Beispiel 6 gezeigt ist, einen effektiven Reihenabstand von 1 Linie auf. Für dieses Beispiel 6 nehmen wir jedoch an, dass rote, grüne und blaue Strahlen Fasern in drei Gruppen von vier Fasern zugewiesen sind, wobei die Fasern jeder Gruppe dieselbe Farbe aufweisen (gezeigt in 25, 25S und 26 bis 28), obwohl wir von einer vertikalen Anpassung von 4 Linien gleich der Anzahl von Gruppen von RGB-Sendeenden ausgehen.
  • TABELLE EX-5B
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 21, 23
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Rampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3
  • Figure 00460001
  • Figure 00470001
  • TABELLE EX-5C
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 22, 25
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Rampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3
  • Figure 00470002
  • Figure 00480001
  • TABELLE EX-6A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 25 bis 28
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Ausblendung = b
    • Effektiver vertikaler Abstand: 1 Linie
  • Figure 00480002
  • In 26 identifizieren wir von oben nach unten im Fleckenmuster zwölf Flecken als Ra, Rb, Rc, Rd, Ga, Gb, Gc, Gd, Ba, Bb, Bc bzw. Bd. Wie in 26 und Tabelle EX-6A gezeigt, werden alle Linien eines Rahmens mit Flecken von allen drei Grundfarben in 272 Scandurchgängen gescannt, und Linien L1 bis L4 eines Rahmens werden nach anfänglichen Scandurchgängen s1, s2 und s3 mit Flecken von allen drei Grundfarben gescannt. 27A bis 27J und 28A bis 28J zeigen und Tabellen EX-6B und EX-6C beschreiben die Zeitverzögerungen oder die Zeitkombination, die notwendig ist, um jede Punktlokalisierung in einer Linie für Scandurchgang s3 zu scannen, wodurch sich ergibt, dass 1953 horizontale Anpassungen der Flecken zum Abschließen jedes Scandurchgangs notwendig sind, oder ein Overscan von 33 Punktlokalisierungen auf einer Seite des Rahmens.
  • Der Hauptunterschied zwischen den Beispielen 5 und 6 und vorangegangenen Beispielen ist der, dass die Linienumordnung für die Videopixeldaten weniger kompliziert ist als bei den vorangegangenen Beispielen, wo alle drei Grundfarben im Wesentlichen in dieselbe Linie geschrieben wurden. Für die Beispiele 5 und 6 müssen die Pixeldaten nicht in derselben Weise umgeordnet werden wie in den vorangehenden Beispielen und können einfach um eine erforderliche Zeitspanne verzögert werden, bis die Linie geschrieben wurde.
  • TABELLE EX-6B
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 25, 28
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Rampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3 Punkte
  • Figure 00490001
  • Figure 00500001
  • TABELLE EX-6C
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 25 bis 28
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Rampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3 Punkte
  • Figure 00500002
  • Figure 00510001
  • In den Beispielen 5 und 6 kann eine einfache Verzögerung benutzt werden, anstatt die Pixeldaten im Puffer in der ungeordneten Position entsprechend der Linienposition anzuordnen, so dass jede Linie zu einem bestimmten Zeitpunkt in einer anderen Reihenfolge als der Reihenfolge der Videopixeldaten geschrieben werden kann, da die Reihenfolge, in der die Linien geschrieben werden, nicht anders geordnet ist, sondern nur zeitlich verschoben wurde. Die Zeitkombinationsverzögerung innerhalb einer Linie von Punktlokalisierungen ist ähnlich wie die von vorangehenden Beispielen, mit dem Unterschied, dass sie mit einer Verzögerung einer Anzahl von Scandurchgängen kombiniert ist, und zwar ein oder zwei Scandurchgänge in den Beispielen 5 und 6.
  • Zur nachfolgenden weiteren Veranschaulichung der Unterschiede zwischen der Umordnung der Beispiele 5 und 6 und der vorangegangenen Beispiele gehen wir von derselben Konfigurierung der Beispiele 5 und 6 und der Konfigurierung der bevorzugten Ausführungsform aus, nämlich von einem Ausgabekopf mit 4 Reihen mal 3 Sendeenden pro Reihe und einem effektiven Reihenabstand von 5 Linien. Auf diese Weise ist vorgesehen, dass in einem von den Pixeldaten definierten Rahmen zum Zeitpunkt t1 von Scandurchgang s1 die Pixellokalisierung 1 in Linie 1 mit roten, grünen und blauen Werten beschrieben wird. Um die Punktlokalisierung D1 in Linie L1 mit der angenommenen 4 × 3-Konfigurierung zu schreiben, müssen andere Linien des Rahmens in der folgenden Reihenfolge geschrieben werden: Linien L4, L8 & L3, L12 & L7 & L2 und dann Linie L1 zusammen mit Linien L16 & L11 & L6. Bei den Beispielen 5 und 6 wird, um die Punktlokalisierung D1 in Linie L1 zu beschreiben, Rot zu demselben Zeitpunkt geschrieben, zu dem in den Pixeldaten danach verlangt wird, nämlich zum Zeitpunkt t1 von Scandurchgang s1, Grün wird zum Zeitpunkt t10 von Scandurchgang 5 geschrieben oder um 4 Linien (einen Scandurchgang) und 9 Punktverschiebungen verzögert; und Blau wird zum Zeitpunkt t19 von Scandurchgang s9 geschrieben oder um 8 Linien und 18 Punktverschiebungen verzögert.
  • Obwohl das Fleckenmuster, das von dem hier beschriebenen linearen Array auf die Leinwand projiziert wird, in einer geraden Linie fluchtet, die zur Horizontalen abgewinkelt ist, ist dieses Array in Wirklichkeit ein zweidimensionales Fleckenmuster in Bezug auf die Scan- oder Linienrichtung während des Scandurchgangs.
  • BEISPIELE 7-9
  • Alle vorangehenden Beispiele gingen davon aus, dass das Bild progressiv gescannt wird, das heißt, dass in jedem vertikalen Rahmendurchgang alle Linien geschrieben werden. Obwohl progressives Scannen der bevorzugte Modus für unseren Laserprojektor ist, wird auch Zeilensprungscannen von unserer Erfindung unterstützt, wie in den folgenden drei Beispielen 7 bis 9 gezeigt.
  • Diese Beispiele 7 bis 9 basieren auf dem bevorzugten Laserprojektionssystem aus 1 und benutzen im Wesentlichen dieselben Ausgabekopfkonfigurierungen und entsprechenden Fleckenmuster wie die vorangegangenen Beispiele für progressives Scannen. Das Beispiel 7 für Zeilensprungscannen verwendet eine Umordnung der Eingabepixeldaten, die ähnlich ist wie die der Beispiele für progressives Scannen, benutzt jedoch unterschiedliche Einstellungen des Galvanometerspiegels.
  • Für dieses Beispiel 7 gehen wir von einem 12-Sendeenden-Array aus, das ein 12-Fleckenmuster in einer Rampenkonfigurierung projiziert, die ein Fleckenmuster projiziert, wie es in Beispiel 5 und 21 und 21S gezeigt ist. Wir nehmen weiterhin einen effektiven Reihenabstand von 2 Linien an, im Gegensatz zu dem effektiven Reihenabstand von 1 Linie aus Beispiel 5. Der effektive Reihenabstand auf der Leinwand kann leicht durch Verdoppeln der Abwinkelung der Rampe von der Horizontale verändert werden, gezeigt in 21, um ein Fleckenmuster mit einem vertikalen effektiven Reihenabstand von zwei Linien zu erzeugen. Außerdem nehmen wir anstelle der vertikalen Anpassung von vier Linien aus Beispiel 5 eine vertikale Anpassung von acht Linien zwischen jedem Linienscan während des Scannens jedes Unterrahmens an. Ein Weg, dies zu erreichen, ist ein Verlangsamen des Spiegelpolygons auf die Hälfte der Rate, die für Beispiel 5 beschrieben wurde.
  • Wir gehen außerdem davon aus, dass der Galvanometer am Anfang des ersten des Paars von Unterrahmen („Unterrahmen A") angeordnet ist, um das Schreiben des Unterrahmens derart zu beginnen, dass die ungeraden Linien, d.h. 1, 3, 5, 7, 9, ..., 1075, 1077 und 1079 geschrieben werden und dass der Galvanometer am Anfang des zweiten Paars von Unterrahmen („Unterrahmen B") angeordnet ist, um das Schreiben des Unterrahmens derart zu beginnen, dass die geraden Linien, d.h. 2, 4, 6, 8, 10, ..., 1076, 1078 und 1080 geschrieben werden.
  • Bezug nehmend auf 29A bis 29H und Tabelle EX-7A ist die Umordnung der Daten für Unterrahmen A gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Scandurchgänge zum Schreiben des ersten Unterrahmens die Hälfte der Scandurchgänge beträgt, die benötigt werden, um beim progressiven Scannen von Beispiel 5 einen vollständigen Rahmen zu schreiben, nämlich 136 für das Zeilensprungscannen im Gegensatz zu 272 für das progressive Scannen. Anstatt mit dem Schreiben von Linie 4 des Rahmens zu beginnen, wie es bei dem Beispiel 5 für progressives Scannen der Fall ist, beginnt Unterrahmen A mit dem Schreiben von Linie 7 des Rahmens, wobei es sich effektiv um die vierte Linie von Unterrahmen A bei einem effektiven Reihenabstand für den Unterrahmen von 1 Unterrahmenlinie handelt. Der effektive Unterrahmenreihenabstand von 1 Unterrahmenlinie ist aus denselben einfachen Gründen wirksam, wie sie für den effektiven Reihenabstand von 1 regulären Rahmenlinie erörtert wurden, der für Beispiel 5 in 22A bis 22J gezeigt ist. Die Umordnung der Daten für den Unterrahmen B ist in 30A bis 30H und Tabelle EX-7B gezeigt. Es ist zu beachten, dass jeder Unterrahmen 540 Linien der 1080 Linien eines vollständigen Rahmens schreibt und dass die zwei Zeilensprungunterrahmen dieselbe Anzahl von Scandurchgängen schreiben wie ein Rahmen beim progressiven Scannen.
  • TABELLE EX-7A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 12
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 21, 29
    • Vertikale Anpassung: 8 Linien
    • Unterrahmen: A
    • Ausblendung = b
    • Effektiver vertikaler Abstand: 2 Linien
  • Figure 00550001
  • Bei einem Zeilensprungquellsignal ist dieser Ansatz unkompliziert, da das Quellmaterial für einen jeweiligen Unterrahmen vollständig in einem vertikalen Scan geschrieben wird und die einzige Kompensation für den Zeilensprung die Veränderung der Geschwindigkeit des Polygons und eine alternierende Anfangsposition des Galvanometers für die Unterrahmen ist.
  • BEISPIEL 8
  • 31 zeigt eine Erweiterung des Rampenprinzips aus den Beispielen 5 und 6, wobei ein Array aus 36 Fasern in einer Konfigurierung aus drei Reihen von Sendeenden in Rampenkonfigurierung angeordnet ist. Die Neigung oder Abwinkelung der Reihen ist so ausgewählt, dass ein effektiver Fleckenabstand von 1 Linie zwischen den Flecken in jeder Reihe erreicht wird, die von dem Array projiziert werden. Außerdem ist die Distanz zwischen allen Reihen derart ausgewählt, dass ein effektiver Abstand von 1 Linie zwischen den Flecken, die von den Strahlen projiziert werden, welche von den Sendeenden an den gegenüberliegenden Enden von benachbarten Reihen ausgesendet werden, bereitgestellt wird. Für dieses Beispiel 8 sind die Farben der Laserstrahlen, die jeder Faser in jeder Reihe zugewiesen sind, in RRRR-GGGG- BBBB-Gruppen angeordnet, wie in Beispiel 6. Verschiedene Anordnungen von Sendeenden in den Reihen können verwendet werden, einschließlich einer Anordnung wie in Beispiel 5, solange jeder Säule von Sendeenden im Faserausgabekopf jeweils einer der roten, grünen und blauen Laserstrahlen zugewiesen ist.
  • Die resultierende Linienumordnung, die nötig ist, um progressiv ein Bild von 1920 × 1080 p auf die Leinwand zu scannen, ist ähnlich wie die aus Beispiel 6, gezeigt in 26A bis 26H und Tabelle EX-6. Das Schreiben aufeinander folgender Punktlokalisierungen während jedes Scandurchgangs für jede Reihe von Rampensendeenden wäre ähnlich wie bei den Tabellen EX-6B und EX-6C, bis auf eine leicht unterschiedliche Linienumordnung und Zeitkombination. Aus Gründen der Klarheit reflektieren die hier gezeigten Tabellen EX-8C und EX-8D drei unterschiedliche Zeitpunkte zu Beginn von Scandurchgang 3. Es wird angenommen, dass das Ende des Scandurchgangs, das für Beispiel 6 in Tabelle EX-6C gezeigt ist, aus einem Vergleich der Tabellen EX-6B und EX-8B bis EX-8D hervorgeht.
  • Die Reihenfolge der Zuweisung von Farben innerhalb einer Reihe kann anders sein als in einer anderen Reihe, um jede Punktlokalisierung mit allen drei Farben zu beschreiben, wie in Tabelle EX-8 und 32A bis 32H gezeigt. Man wird anhand der Lehren der oben gezeigten 4 × 3-Block- und Klotz- und den 12 × 1-Rampensendeendenkonfigurierungen erkennen, dass die Konfigurierung dieses Beispiels 8 Aspekte einer jeden dieser Konfigurierungen aufweist. Ein Hauptvorteil dieser Konfigurierung und des resultierenden Fleckenmusters auf der Leinwand ist die Möglichkeit, die Geschwindigkeit drastisch zu reduzieren oder die Facettengröße des Polygonspiegels oder einer anderen horizontalen Scankomponente zu erhöhen, da die Anzahl der Scandurchgänge um einen Faktor von etwa drei auf 92 Scandurchgänge pro progressiv gescanntem Rahmen gesenkt wurde.
  • Diese Konfigurierung lässt es auch zu, dass der Leinwand wesentlich höhere Gesamtleistungspegel zugeführt werden, wodurch dieses System für noch größere Leinwände benutzt werden kann. Außerdem würde das Aufrechterhalten der Geschwindigkeit des Spiegelpolygons mit dieser Kopfkonfigurierung das Erreichen höherer Auflösungsgrade innerhalb der Beschränkungen gegenwärtiger Technologie und Komponenten ermöglichen.
  • TABELLE EX-8A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 36
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 31, 32
    • Vertikale Anpassung: 12 Linien
    • Ausblendung = b
    • Effektiver vertikaler Abstand: 1 Linie
  • Figure 00570001
  • Figure 00580001
  • TABELLE EX-8B
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 36
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 31, 32
    • Vertikale Anpassung: 12 Linien
    • Fleckenmuster: Mehrfachrampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3 Punkte
  • Figure 00580002
  • Figure 00590001
  • TABELLE EX-8C
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 36
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 31, 32
    • Vertikale Anpassung: 12 Linien
    • Fleckenmuster: Mehrfachrampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3 Punkte
  • Figure 00590002
  • Figure 00600001
  • TABELLE EX-8D
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 36
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 31, 32
    • Vertikale Anpassung: 12 Linien
    • Fleckenmuster: Mehrfachrampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 3
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3 Punkte
  • Figure 00600002
  • Figure 00610001
  • BEISPIEL 9
  • Wie zuvor erörtert, kann es vorteilhaft sein, die separat modulierten Strahlen der Farben, die für eine einzelne Reihe bestimmt sind, zu einem einzigen Fasersendeende zu kombinieren. 4 zeigt eine alternative Ausführungsform von Elementen des Fleckenprojektions-, des Modulations- und des Laserabschnitts 40, 30 bzw. 20 von 1, die für einen solchen Zweck effektiv sein könnten. Die farbigen Strahlen für eine jeweilige Reihe werden von den Modulatoren 32 moduliert, einzeln in die Fasern 42 eingekoppelt, und die Strahlen für jede Rot-Grün-Blau-Gruppe der 12 Fasern 42 werden von dem faserbasierten Koppelelement 29 in eine der Fasern 42 gekoppelt, die in einem der Sendeenden 56 endet. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass die Breite des Fleckenmusters auf der Leinwand im Vergleich zu vorangegangenen Beispielen reduziert wird, was eine geringere Ausblendungszeit zwischen Scandurchgängen bei etwas größerer Helligkeit ermöglicht. Dieser Ansatz bewahrt auch die relativ niedrigen Leistungspegel in den Modulatoren und an den Faserspitzen, wo das Einkoppeln der Laserstrahlen von höherer Leistung am wahrscheinlichsten zu Beschädigungen führt. Außerdem, und wie zuvor beschrieben, ist diese faserbasierte Kombination wesentlich effizienter als Verfahren von Laserprojektoren des Stands der Technik, die im Allgemeinen dichroitische Elemente benutzen.
  • Dieses Beispiel 9 zeigt einen Ausgabekopf mit vier Reihen mal einem Sendeende pro Reihe, wie in 5 gezeigt, der ein Fleckenmuster projiziert, wie es in
  • 5S gezeigt ist, und eine faserbasierte Kombination der unterschiedlich gefärbten Strahlen verwendet, um Mischstrahlen zu bilden, unter Benutzung eines beispielhaften Systems, wie es in 4 gezeigt ist. Wie weiterhin in den Tabellen EX-9A, EX-9B und 33 und 34 beschrieben ergibt das Kombinieren von separat modulierten Strahlen von mehr als einer Farbe in einer einzigen Faser, die in einem Sendeende endet, und das Aussenden solcher kombinierten Strahlen als einen einzelnen effektiven Strahl von einem solchen Sendeende, wie zuvor für unsere Erfindung beschrieben, ein vereinfachtes System ähnlich dem Rampensystem, das einen effektiven Reihenabstand von einer Linie bei effektiven 4 Reihen mal 1 Sendeende oder Fleck pro Reihe aufweist.
  • TABELLE EX-9A
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figur: 5, 33
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Ausblendung = b
    • Effektiver vertikaler Abstand: 1 Linie
  • Figure 00620001
  • Jeder Fleck, der von den kombinierten Farbstrahlen beleuchtet wird, die von einem Sendeende einer Reihe ausgesendet werden, ist mit RGBa, RGBb, RGBc oder RGBd bezeichnet. Die Linienumordnung, die in Tabelle EX-9A und 33A bis 33D gezeigt ist, ist eine einfache Anpassung von vier aufeinander folgenden Linien für progressives Scannen, die keine Überlagerung am oberen und unteren Rand der Leinwand erzeugt. Ferner wird die Breite des Arrays und des entsprechenden Fleckenmusters im Vergleich zu dem Rampenarray aus Beispiel 5 reduziert, wobei die Überlagerung auf jeder Seite der Leinwand zu Beginn und am Ende jedes Scandurchgangs reduziert wird, wie in 34A bis 34H gezeigt. Wie bei der Erörterung in Bezug auf die Beispiele 4 bis 6 hat das lineare Array zu mehr Flexibilität bei der Anpassung an Veränderungen in der Auflösung und im Bildseitenverhältnis geführt.
  • TABELLE EX-9B
    • Ausgabekopfkonfigurierung (Fleckenmuster) – Reihen: 4
    • Flecken/Reihe: 1
    • Entsprechende Figuren: 5, 33
    • Vertikale Anpassung: 4 Linien
    • Fleckenmuster: Rampe
    • Effektiver vertikaler Fleckenabstand: 1 Linie
    • Scandurchgang: 1
    • Ausblendung = b
    • Effektiver horizontaler Fleckenabstand: 3
  • Figure 00630001
  • Figure 00640001

Claims (14)

  1. System (10) zum Projizieren eines Bilds auf eine Anzeigefläche, bei dem ein Rahmendurchgang eine Abfolge von Scandurchgängen aufweist, wobei jeder aufeinander folgende Scandurchgang quer zu der Richtung des Scannens verschoben wird, wobei das System drei oder mehr Lichtstrahlen bereitstellt und Folgendes umfasst: drei oder mehr Lichtleitfasern, die Lichtstrahlen von ihren Sendeenden, die in einen Ausgabekopf montiert sind, senden können, einen Scanner (70), der die Lichtstrahlen, die von den Sendeenden der Lichtleitfasern gesendet werden, auf eine Anzeigefläche (12) leiten kann, die Punktlokalisierungen hat, um ein Punktemuster auf der Anzeigefläche zu bilden, umfassend eine Linienscankomponente (72), die im Wesentlichen gleichzeitig die Lichtstrahlen, die von den Sendeenden gesendet werden, in eine Linienrichtung scannen kann, so dass das Punktemuster entlang von drei oder mehr Linien von Punktlokalisierungen auf der Anzeigefläche während der Scandurchgänge bewegt wird, und eine Rahmenscankomponente, die die von den Sendeenden gesendeten Lichtstrahlen lenken kann, um das Punktemuster zu bewegen, um verschiedene Linien von Punktlokalisierungen während aufeinander folgender Scandurchgänge während eines Rahmendurchgangs zu beleuchten, wobei im Wesentlichen gleichzeitig während eines oder mehrerer Scandurchgänge ein Punkt oder mehr des Punktemusters eine Punktlokalisierung der Anordnung beleuchtet, die nicht mit der Punktlokalisierung benachbart ist, die von irgendeinem anderen Punkt des Punktemusters beleuchtet wird, und wobei während eines Rahmendurchgangs mindestens ein Punkt oder mehr, der/die gescannt wird/werden, um eine Linie oder mehr von Punktlokalisierungen während eines Scandurchgangs des Rahmensdurchgangs zu beleuchten, nicht gescannt wird, um jede beliebige Linie von Punktlokalisierungen benachbart zu der einen Linie von Punktlokalisierungen während jedem anderen Scandurchgang des Rahmendurchgangs zu beleuchten, wobei die Lichtstrahlen, die von den Sendeenden gesendet werden, in einer Positionskonfiguration zueinander sind und gemeinsam zu der Anzeigefläche von dem Scanner gelenkt werden, so dass das Punktemuster auf der Anzeigefläche der Konfiguration der Sendeenden entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass alle der Sendeenden so in den Ausgabekopf montiert sind, dass die davon gesendeten Lichtstrahlen linear gefluchtet sind, wobei der Ausgabekopf zu solch einer Linienscankomponente so ausgerichtet ist, dass die linear gefluchteten Lichtstrahlen, die durch den Scanner gelenkt werden, ein Punktemuster beleuchten, das mit einer Neigung zu den Linien von Punktlokalisierungen auf der Anzeigefläche abgewinkelt ist.
  2. System nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: drei oder mehr Lichtleitfasern, die drei oder mehr Strahlen von ihren Sendeenden senden können.
  3. System nach Anspruch 1, wobei vier oder mehr Lichtstrahlen zu der Anzeigefläche von dem Scanner so gelenkt werden, dass beim Gebrauch das Punktemuster vier oder mehr Reihen hat.
  4. System nach Anspruch 1, wobei zwölf oder mehr Lichtstrahlen zu der Anzeigefläche von dem Scanner so gelenkt werden, dass beim Gebrauch das Punktemuster zwölf Reihen hat.
  5. System nach Anspruch 1, 3 oder 4, wobei beim Gebrauch die Linien von Punktlokalisierungen, die von den Punkten gescannt werden, einen effektiven Reihenabstand von eins haben.
  6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Querverschiebung während eines Rahmendurchgangs ununterbrochen ist.
  7. System nach Anspruch 1, wobei der Scanner ein Rasterscanner ist.
  8. System nach Anspruch 1, das den Neigungswinkel des Punktemusters unter Bezugnahme auf die Linien von Punktlokalisierungen auf der Anzeigefläche variieren kann.
  9. System nach Anspruch 2, das ferner bereitstellt, dass beim Gebrauch zwei oder mehr der Strahlen von einem Sendeende einer der Lichtleitfasern als kombinierter Lichtstrahl gesendet werden.
  10. System nach Anspruch 9, wobei zumindest zwei der Lichtstrahlen wesentlich unterschiedliche Wellenlängen haben.
  11. Verfahren zum Projizieren eines Bilds auf eine Anzeigefläche, bei dem ein Rahmendurchgang eine Abfolge von Scandurchgängen aufweist, wobei jeder aufeinander folgende Scandurchgang quer zu der Richtung des Scannens verschoben wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen von drei oder mehr Lichtstrahlen durch ein Gerät, das aus Folgendem besteht: drei oder mehr Lichtleitfasern, die Lichtstrahlen von ihren Sendeenden, die in einen Ausgabekopf montiert sind, senden können, einen Scanner (70), der die Lichtstrahlen, die von den Sendeenden der Lichtleitfasern gesendet werden, auf eine Anzeigefläche (12) mit Punktlokalisierungen lenken kann, umfassend eine Linienscankomponente (72), die im Wesentlichen gleichzeitig die Lichtstrahlen scannen kann, die von den Sendeenden in einer Linienrichtung gesendet werden, und eine Rahmenscankomponente, die die Lichtstrahlen, die von den Sendeenden gesendet werden, lenken kann, um das Punktemuster zu bewegen, um verschiedene Linien von Punktlokalisierungen während aufeinander folgender Scandurchgänge während eines Rahmendurchgangs zu beleuchten, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: Scannen von drei oder mehr Lichtstrahlen auf eine Anzeigefläche, um ein Punktemuster auf der Anzeigefläche zu bilden, Lenken der Lichtstrahlen von dem Scanner zu der Anzeigefläche, so dass das Punktemuster entlang von drei oder mehr Linien von Punktlokalisierungen auf der Anzeigefläche während der Scandurchgänge bewegt wird, im Wesentlichen die gleiche Zeit während einem oder mehrerer Scandurchgänge beleuchtet ein Punkt oder mehr des Punktemusters eine Punktlokalisierung der Anordnung, die nicht mit der Punktlokalisierung benachbart ist, die von irgendeinem anderen Punkt des Punktemusters beleuchtet wird, während eines Rahmendurchgangs, bei dem zumindest ein Punkt oder mehr gescannt wird, um eine Linie oder mehr von Punktlokalisierungen während eines Scandurchgangs des Rahmendurchgangs zu beleuchten, Nichtscannen und Beleuchten irgendeiner Linie von Punktlokalisierungen, die mit der einen Linie von Punktlokalisierungen benachbart sind, während eines beliebigen anderen Scandurchgangs des Rahmendurchgangs, Positionieren der Lichtstrahlen in einer Konfiguration zueinander und gemeinsames Lenken der Lichtstrahlen von dem Scanner zu der Anzeigefläche, so dass das Punktemuster auf der Anzeigefläche der Konfiguration der Sendeenden entspricht, und Bereitstellen, dass alle Sendeenden in dem Ausgabekopf so montiert sind, dass die davon gesendeten Lichtstrahlen linear gefluchtet sind, wobei der Ausgabekopf zu der Linienscankomponente so ausgerichtet ist, dass die linear gefluchteten Lichtstrahlen, die durch den Scanner geleitet werden, ein Punktemuster beleuchten, das mit einer Neigung zu den Linien der Punktlokalisierungen auf der Anzeigefläche abgewinkelt ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das im Wesentlichen den Schritt des Überschreibens mit einem Punkt oder mehr des Punktemusters einer Punktlokalisierung oder mehr einer Linie von zuvor beleuchteten Punktlokalisierungen umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner den folgenden Schritt aufweist: Variieren des Neigungswinkels des Punktemusters zu den Linien gewünschter Punktelokalisierungen auf der Anzeigefläche.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, das ferner den folgenden Schritt aufweist: Senden von drei oder mehr Lichtstrahlen von Sendeenden von Lichtleitfasern in einer Konfiguration, die dem gewünschten Punktemuster entspricht.
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