DE68923069T2

DE68923069T2 - Abbildungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE68923069T2
Application number: DE68923069T
Authority: DE
Inventors: Shuichi C O Sony Magn Igarashi; Junichi Iwai; Senri Miyaoka; Yasuaki C O Sony Magnet Nakane; Hiroshi C O Sony Magn Nakayama; Sakuya Tamada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2009-12-19
Also published as: EP0374793B1; DE68923069D1; US5148285A; EP0374793A2; EP0374793A3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Bildanzeigevorrichtung und insbesondere ist sie auf eine Bildanzeigevorrichtung zur Anzeige eines Bildes durch Raster-Abtastung mittels Laserstrahlen gerichtet.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung soll zuerst eine früher vorgeschlagene Videoanzeigevorrichtung (s. Japanisches Gebrauchsmuster, Veröffentlichungs-Nummer 56-152 456) unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sind dort Laserlichtquellen 1a und 1b wie etwa Halbleiterlaser, Gaslaser oder dgl. vorgesehen. Ein roter Laserstrahl von der Laserlichtquelle 1a wird auf einen optischen Modulator 2a eingestrahlt. Ein grüner Laserstrahl und ein blauer Laserstrahl von der Laserlichtquelle 1b werden auf einen dichroitischen Spiegel 3a eingestrahlt, in dem sie getrennt werden, um einen grünen und einen blauen Laserstrahl zu liefern. Der grüne Laserstrahl wird auf einen optischen Modulator 2b eingestrahlt, während der blaue Laserstrahl durch ein reflektierendes Prisma 4a auf einen optischen Modulator 2c eingestrahlt wird. Modulationssignale entsprechend den drei Grundfarbensignalen, die als Videosignale eines anzuzeigenden Bildes geliefert werden, gelangen jeweils zu den optischen Modulatoren 2a, 2b und 2c. Die optischen Modulatoren 2a, 2b und 2c sind so ausgebildet, daß sie die Intensitäten der roten, grünen und blauen Laserstrahlen auf Basis der Modulationssignale modulieren. Die von den optischen Modulatoren 2a, 2b und 2c abgeleiteten Laserstrahlen werden den jeweiligen Linsen 5a, 5b und 5c zur Einstellung der Strahldurchmesser zugeführt. Der blaue Laserstrahl von der Linse 5c wird durch ein reflektierendes Prisma 4b auf den dichroitischen Spiegel 3b eingestrahlt und der grüne Laserstrahl von der Linse 5b wird auf die andere Spiegeloberfläche des dichroitischen Spiegels 3b eingestrahlt, wobei der blaue und grüne Laserstrahl gemischt werden. Weiterhin wird der so gemischte Laserstrahl auf einen dichroitischen Spiegel 3c eingestrahlt und der rote Laserstrahl von der Linse 5a wird auf die andere Spiegeloberfläche des dichroitischen Spiegels 3c eingestrahlt, wodurch ein gemischter Laserstrahl der drei Grundfarbenstrahlen erzeugt wird. Dieser gemischte Laserstrahl fällt auf einen reflektierenden Abschnitt 11 eines Polygonspiegels 10.
Auf dem Polygonspiegel 10 besteht der reflektierende Abschnitt 11 aus flachen, mit gleichmäßigem Abstand ringförmig angeordneten flachen Spiegeln. Dieser ringförmige reflektierende Abschnitt 11 wird durch geeignete Antriebsmittel wie etwa einen Motor oder dgl. mit hoher Geschwindigkeit gedreht. Die den reflektierenden Abschnitt 11 bildenden flachen Spiegel können ein regelmäßiges Icosipentaeder bilden und lenken dabei den eingestrahlten Laserstrahl auf den jeweiligen flachen Spiegeln ab. Die Fig. 2A und 2B illustrieren die abgelenkten Zustände des Laserstrahls.
Wie z.B. in Fig. 2A dargestellt ist, wird, wenn ein Laserstrahl lin durch die Rotation auf den Endabschnitt eines flachen Spiegels 11&sub1; des reflektierenden Abschnitts 11 eingestrahlt wird, ein Laserstrahl lout in Richtung des unteren Abschnitts reflektiert. Mit der Drehung des reflektierenden Abschnitts 11 ändert sich der Einfallswinkel des Laserstrahls lin auf dem flachen Spiegel 11&sub1; allmählich, womit sich die Ausstrahlungsrichtung des reflektierten Laserstrahls lout nach oben ändert. Wie in Fig. 2B dargestellt ist, wird, wenn der reflektierende Abschnitt 11 um einen Winkel θ1 gedreht wird, damit der Laserstrahl lin auf den anderen Endabschnitt des flachen Spiegels 11&sub1; fällt, ein Laserstrahl lout, in Richtung des oberen Teils von Fig. 2b reflektiert. In diesem Fall wird der Winkel θ2 zwischen dem Laserstrahl lout und dem Laserstrahl lout, ein Ablenkungswinkel durch den flachen Spiegel 11&sub1;. Andere flache Spiegel des reflektierenden Abschnitts 11 lenken die Laserstrahlen mit ähnlichen Ablenkungswinkeln ab, so daß, wenn der reflektierende Abschnitt 11 aus 25 flachen Spiegeln besteht, der Laserstrahl 25 mal pro Umdrehung des reflektierenden Abschnitts 11 abgelenkt wird.
Wiederum unter Bezugnahme auf Fig. 1, wird der von dem Polygonspiegel 10 reflektierte Laserstrahl durch eine Projektionslinse 6 auf einen galvanischen Spiegel 7 eingestrahlt. Dieser galvanische Spiegel 7 wird durch eine Antriebsquelle 7a gedreht. Wenn der galvanische Spiegel 7 in einem festgelegten Intervall durch die Antriebsquelle 7a gedreht wird, wird der Laserstrahl vom Polygonspiegel 10 während eines festgelegten Intervalls um einen festgelegten Winkel abgelenkt. In diesem Fall werden die Ablenkungsrichtung des Polygonspiegels 10 und die Ablenkungsrichtung des galvanischen Spiegels 7 senkrecht zueinander gewählt. Die Ablenkung durch den Polygonspiegel 10 entspricht der horizontalen Ablenkung im Fernsehempfänger, wahrend die Ablenkung durch den galvanischen Spiegel 7 der vertikalen Ablenkung im Fernsehempfänger entspricht.
Der von dem galvanischen Spiegel 7 abgelenkte Laserstrahl wird von einem Reflektionsspiegel 8 reflektiert und fällt auf die Rückseite eines Schirmes 9. Bei Benutzung kann der Seher das durch die Laserstrahlen erzeugte Bild von der Vorderseite des Schirms 9 sehen.
Die horizontalen und vertikalen Abtastperioden des Videosignals zur Bildung der Modulationssignale, die den optischen Modulatoren 2a, 2b und 2c zugeführt werden, sind mit der Ablenkungsperiode des Polygonspiegels 10 und der Ablenkungsperiode des galvanischen Spiegels 7 synchronisiert, wobei das auf dem Videosignal basierende Bild auf dem Schirm 9 durch Raster-Abtastung mittels der Laserstrahlen entsteht. So wird das Bild eines Halbbildes auf dem Schirm 9 während einer Halbbildperiode des Videosignals angezeigt und so die in Fig. 1 dargestellte Anzeigevorrichtung als Bildanzeigevorrichtung vom Projektionstyp betrieben.
Im folgenden sei angenommen, daß die so ausgebildete Anzeigevorrichtung in der Praxis verwendet wird. Wenn z.B. ein Videosignal mit 1.125 horizontalen Abtastlinien, wie etwa ein hochauflösendes Fernsehsignal angezeigt wird, muß der Polygonspiegel mit 25 flachen Spiegeln mit 81.000 Umdrehungen pro Minute gedreht werden, was einen speziellen Antriebsmotor und eine Lagerung für eine derartige Hochgeschwindigkeitsrotation erfordert. Wenn der Polygonspiegel mit einer solch hohen Geschwindigkeit gedreht wird, müssen die flachen Spiegel des Polygonspiegels mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, was aus Sicherheitsgründen unerwünscht ist.
Um die eben beschriebenen Probleme zu lösen, ist es denkbar, die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels durch Erhöhung der Anzahl der auf dem reflektierenden Abschnitt des Polygonspiegels angebrachten flachen Spiegel zu verringern. Dieser Vorschlag ist aus den folgenden Gründen nicht praktikabel:
Wenn der Durchmesser des rotierenden Abschnitts des Polygonspiegels erhöht wird, erhöht sich die auf den reflektierenden Abschnitt des Polygonspiegels wirkende Zentrifugalkraft, womit eine elastische Zugkraft auf die Spiegelflächen ausgeübt wird. Somit wird die Raster-Abtastung durch die Laserstrahlen gestört und gleichzeitig ist ein Motor mit hohem Drehmoment erforderlich, was nicht praktikabel ist.
Weiterhin wird sich, wenn die Anzahl der flachen Spiegel ohne Änderung des Durchmessers des rotierenden Abschnitts des Polygonspiegels erhöht wird, dann die Fläche eines flachen Spiegels verringern, womit sich der Ablenkungswinkel vom Standpunkt eines Lichtpunktes des Laserstrahls verringert, was ebenso nicht praktikabel ist.
Das eben angesprochene Problem wird eingehender erklärt. Z.B hat ein flacher Spiegel, der auf jeder Fläche des Polygonspiegels mit einer Pentakontan-Reflektionsfläche und einem Durchmesser von 40 cm angeordnet ist, eine Breite von 2,5 mm. Wenn ein Laserstrahl mit einem Durchmesser von 1 mm auf den eben erwähnten Polygonspiegel fällt, tritt, wenn der Laserstrahl auf benachbarte Flächen im Grenzabschnitt der flachen Spiegel fällt, eine sogenannte Eklipse auf. Entsprechend werden jeweils 1 mm jeder Fläche unwirksam, so daß 40 % jeder Fläche unwirksam werden. Somit können nur 60 % der Fläche effektiv genutzt werden und der Ablenkungswinkel wird daher sehr klein, was nicht praktikabel ist.
Wenn weiterhin der Strahldurchmesser des Laserstrahls verringert wird, wird dadurch die Auflösung eines angezeigten Bildes verschlechtert. Daher ist es nicht möglich, die unwirksame Fläche durch Verringerung des Strahldurchmessers des Laserstrahls zu reduzieren.
Um das oben erwähnte Problem zu lösen wurde der folgende Vorschlag gemacht, der mit Bezugnahme auf Fig. 3 erklärt wird.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, fällt ein Laserstrahl von einer Laserlichtquelle 1 auf den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 in einer Richtung senkrecht zur Drehachse des Polygonspiegels 10 und mit einer Abweichung von der Neigungsrichtung bzgl. des reflektierenden Abschnitts 11 des Polygonspiegels 10. Gleichzeitig wird der von dem reflektierenden Abschnitt 11 reflektierte Laserstrahl durch einen festen flachen Spiegel 13 reflektiert, um ein weiteres Mal auf den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 einzufallen, so daß der Laserstrahl auf seinem Lichtweg dem Polygonspiegel 10 folgt. Wenn der reflektierende Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 um z.B. Δω gedreht wird, wird der Ablenkungswinkel des reflektierten Laserstrahls α1 werden, wenn der feste flache Spiegel 13 nicht vorgesehen ist und der Laserstrahl einmal reflektiert wird. Wenn der feste flache Spiegel 13 vorgesehen ist und der Laserstrahl zweimal von dem reflektierenden Abschnitt reflektiert wird, dann wird der Ablenkungswinkel auf α2 erhöht. Wenn wie oben beschrieben ist, der feste flache Spiegel vorgesehen ist, wird der Ablenkungswinkel durch jede Fläche des Polygonspiegels 10 vergrößert. So kann die Anzahl der flachen Spiegel, die den reflektierenden Abschnitt 11 bilden, erhöht werden, ohne den Radius des Polygonspiegels 10 zu verändern.
Bei dem Beispiel von Fig. 3 ändert sich jedoch die Positionsbeziehung zwischen dem ersten Einfallspunkt a und dem zweiten Einfallspunkt b auf jedem flachen Spiegel oder Fläche des reflektierenden Abschnitts 11 mit der Bewegung des Polygonspiegels 10, wodurch es vorkommt, daß der zweite Einfallspunkt b sich auf dem benachbarten flachen Spiegel oder der benachbarten Fläche befindet. Fig. 4 zeigt die Bedingung, daß sich die Orte der Einfallspunkte a und b mit der Zeit ändern. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wechselt, wenn der erste Einfallspunkt a sich dem Endabschnitt der festgelegten Fläche 11&sub1; des reflektierenden Abschnitts 11 nähert, dann der zweite Einfallspunkt b zur nächsten Fläche 11&sub2;, wie durch einen Pfeil angedeutet ist, wodurch sich der Ablenkungswinkel verändert.
Weiterhin wird, wie in Fig. 5 illustriert ist, der folgende Vorschlag gemacht. Der Einfallswinkel des Laserstrahls von der Laserlichtquelle 1 ist von der Senkrechten jeder Fläche des reflektierenden Abschnittes 11 um einen sehr kleinen Neigungswinkel geneigt und der erste und zweite Neigungswinkel liegen nahe beieinander, womit verhindert wird, daß der reflektierte Lichtstrahl von dem festen flachen Spiegel 13 sich zur benachbarten Fläche bewegt. Entsprechend diesem Vorschlag kann ein reflektierter abgelenkter Lichtstrahl das Intervall S auf der Rückseite des flachen Spiegels 13 nicht erreichen und der Laserstrahl wird in diesem Intervall S durch den flachen Spiegel 13 unterbrochen.
Weiterhin beschreibt die EP-A-0 177 174 eine Abtastvorrichtung, die einen drehbaren Polygonspiegel aufweist, dessen Oberflächen einen festgelegten Winkel bzgl. der Drehachse aufweisen. Eine Lichtquelle strahlt das Licht auf den Polygonspiegel, welches daraufhin von der aktiven Oberfläche der Spiegelanordnung reflektiert wird. Ein erster optisch aktiver Spiegel befindet sich in dem Teil des Lichtweges nach Reflexion von der aktiven Fläche des Polygonspiegels und ein zweiter optisch aktiver Spiegel befindet sich im Lichtweg des vom ersten Spiegel reflektierten Lichtes, wobei der zweite Spiegel das Licht auf die aktive Oberfläche des Polygonspiegels reflektiert zur Reflektion auf die abzutastende Oberfläche. Diese Anordnung ist vorteilhaft in Bezug auf Zittereffekte und verringerte Beugungseffekte zusätzlich zu der Zitterkorrekturfünktion und die optisch aktiven Spiegel liefern eine Abtast- und Fokusierungslunktion einer herkömmlichen f-θ-Abtastlinsenoptik. Solch eine f-θ- Abtastlinsenoptik kann von der Abtastanordnung entfernt werden, wodurch eine Allspiegel-Abtastvorrichtung entsteht.
Weiterhin zeigt die US-A-4,433,894 eine Abtastvorrichtung, die einen Lichtstrahl auf einen rotierenden Polygonspiegel wirft. Ein entlang eines ersten Lichtweges geführter Lichtstrahl erzeugt einen ersten Abtaststrahl. Ein zweiter Abtaststrahl wird erzeugt durch Umlenken des ersten Abtaststrahls durch ein Prisma und zurück auf den Polygonspiegel entlang eines zweiten Lichtweges. Der Strahl entlang des zweiten Lichtweges wird von dem Polygonspiegel reflektiert, um einen dritten Abtaststrahl zu erzeugen. Der dritte reflektierte Abtaststrahl wird auf einen festen Weg umgewandelt, so daß der optische Abtaststrahl den festen Teil wiederholt abtastet ohne merkliche Abweichung durch einen Fehler der Spiegeldrehachse.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildanzeigevorrichtung vorzuschlagen, in der die Rotationsgeschwindigkeit eines Polygonspiegels verringert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorteilhaft gelöst durch eine Bildanzeigevorrichtung gemäß Anspruch 1.
Die beschriebenen und andere Aufgabenmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden mit Hilfe der folgenden eingehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen gleiche Bezugszeichen zur Identifizierung der gleichen oder ähnlichen Teile in verschiedenen Ansichten verwendet werden.
In den Figuren ist
Fig. 1 eine Perspektivansicht, die ein Beispiel einer Videoanzeigevorrichtung vom Projektionstyp nach dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 2A und 2B eine schematische Darstellung des reflektierenden Abschnitts und eines Laserstrahls, auf welche jeweils Bezug genommen wird zur Erklärung der Art und Weise, wie der reflektierende Abschnitt einen Laserstrahl ablenkt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise einer zweiten Videoanzeigevorrichtung vom Projektionstyp gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Orte, entlang derer die Einstrahlungspunkte des Laserstrahls sich mit der Zeit ändern, zur Erklärung der Funktionsweise der zweiten Bildanzeigevorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 5 eine schematische Darstellung, die die Bedingung zeigt, daß die Laserstrahlen durch den reflektierenden Abschnitt entsprechend der zweiten Vorrichtung gemäß Stand der Technik abgelenkt werden;
Fig. 6 eine Frontansicht, die einen Hauptabschnitt einer Bildanzeigevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine schematische Darstellung, die die Bedingung zeigt, daß Laserstrahlen durch den reflektierenden Abschnitt eines Polygonspiegels reflektiert werden, auf welche Bezug genommen wird zur Erklärung der Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 6;
Fig. 8 eine Schemadarstellung, auf die Bezug genommen wird zur Erklärung einer Positionsbeziehung zwischen einem Polygonspiegel, einem festen flachen Spiegel und einem einfallenden Lichtstrahl;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der benutzten Koordinaten zur Erklärung der Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine Schemadarstellung der Orte, entlang derer die Einfallspunkte eines Laserstrahls sich mit der Zeit ändern, und auf die Bezug genommen wird zur Erklärung der Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 eine schematische Vorderansicht, die den Hauptabschnitt der Bildanzeigevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XII-XII von Fig. 11;
Fig. 13 eine schematische Darstellung, auf die Bezug genommen wird zur Erklärung, wie auf den Polygonspiegel des zweiten Ausführungsbeispiels eingestrahlte Lichtstrahlen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgelenkt werden;
Fig. 14 eine schematische Vorderansicht, die ein erstes modifiziertes Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 15 eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie XV-XV und Fig. 14;
Fig. 16 eine schematische Vorderansicht, die ein zweites modifiziertes Beispiel des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 17 einen Querschnitt entlang der Linie XVII-XVII von Fig. 16;
Fig. 18 eine schematische Frontansicht, die eine Bildanzeigevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 19 einen Querschnitt entlang der Linie IXX-IXX von Fig. 18; und
Fig. 20 eine Schemadarstellung, auf die Bezug genommen wird zur Erklärung, wie auf den Polygonspiegel des dritten Ausführungsbeispiels einfallende Laserstrahlen abgelenkt werden.
Eine Bildanzeigevorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 6-10 beschrieben. In den Fig. 6-10 sind Teile entsprechend denen von Fig. 1 mit den gleichen Bezugszeichen markiert und müssen daher nicht eingehend beschrieben werden.
Die Bildanzeigevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels dient dazu, ein Bild durch Raster-Abtasten mit einem Laserstrahl zu zeichnen, ähnlich der bekannten Laseranzeigevorrichtung des in Fig. 1 gezeigten Beispiels. Fig. 6 zeigt Elementabschnitte nahe des Polygonspiegels 10 und die anderen Abschnitte sind ähnlich gebildet wie jene von Fig. 1.
In Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 10 allgemein den Polygonspiegel und bei diesem Polygonspiegel 10 ist der reflektierende Abschnitt 11 durch Anordnung eines regelmäßigen Dodecaeder von 20 flachen Spiegeln 11&sub1;, 11&sub2;, ... 11&sub2;&sub0; in ringförmiger Anordnung mit gleichem Abstand gebildet. Der reflektierende Abschnitt 11 wird durch einen Antriebsabschnitt 12 mit hoher Geschwindigkeit gedreht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, ein fester flacher Spiegel 15 gegenüber dem reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 angeordnet. In diesem Fall ist eine reflektierende Fläche 16 des festen flachen Spiegels 12 gegenüber der Seitenfläche des Polygonspiegels 10 und der feste flache Spiegel 15 und der Polygonspiegel 10 in einer festen räumlichen Anordnung zueinander angeordnet, wie später erklärt werden wird. Ein Laserstrahl l&sub1;, dessen Intensität moduliert ist, fällt auf den reflektierenden Abschnitt 11 von einer Richtung etwas unterhalb des reflektierenden Abschnitts 11 des Polygonspiegels 10 ein. Nimmt man an, daß m die Mitte der Rotationsachse des Polygonspiegels 10 ist, dann fällt der Laserstrahl l&sub1; auf den reflektierenden Abschnitt 11 mit einem kleinen Höhenwinkel z bezüglich der imaginären Rotationsebene, die senkrecht zu der Mitte in der Rotationsachse steht. Dann wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist, dieser Laserstrahl l&sub1; wiederholt zwischen der festgelegten Fläche des reflektierenden Abschnitts 11 und dem festen flachen Spiegel 15 hin und her reflektiert, wobei der Laserstrahl l&sub1; dreimal an den drei Punkten la, lb und lc des reflektierten Abschnitts und zweimal am festen flachen Spiegel 15 reflektiert wird. Folglich erhält man vom Punkt lc einen Laserstrahl l&sub2;, der auf dem folgenden Lichtweg einer Projektionslinse oder dgl. zugeführt wird.
Die räumliche Beziehung zwischen dem Polygonspiegel 10, dem festen flachen Spiegel und dem einfallenden Strahl l&sub1; wird mit Bezug auf Fig. 8 erläutert.
Wie in Fig. 8 dargestellt ist, stellt x eine Bezugsrichtung dar, die die Richtung der Normalen auf jede Ebene oder den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 ist, wenn der einfallende Strahl l&sub1; auf die Mitte jeder Fläche fällt. θº sei der Winkel zwischen der Bezugsrichtung x und dem einfallenden Lichtstrahl l&sub1;, ψº sei der Winkel zwischen der Bezugsrichtung x und der Normalen auf den festen flachen Spiegel 15, R sei ein Radius eines eingeschriebenen Kreises des reflektierenden Abschnitts 11 des Polygonspiegels 10, N sei die Anzahl der Flächen oder flachen Spiegel, die den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 bilden, und y sei der kürzeste Abstand zwischen dem Zentrum m der Drehachse des Polygonspiegels 10 und dem festen flachen Spiegel 15. Dann ergeben sich die folgenden Gleichungen (1) bis (6):
wobei N ≥ 8.
Dann nehmen wir, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ein Koordinatensystem an, in dem ψ und y orthogonale Achsen bilden. Die Koordinaten der drei Punkte [ψ&sub0;, y&sub0;,], [ψ&sub1;, y&sub1;], und [ψ&sub2;, y&sub2;] berechnen sich mit Hilfe der Gleichungen (1) bis (6) und die jeweiligen Werte werden so gewählt, daß sie innerhalb des Bereichs des durch die drei genannten Punkte gebildeten Dreiecks fallen.
Wenn die jeweiligen Werte wie oben beschrieben gewählt werden, ändern sich die Orte der drei Einfallspunkte la, lb und lc des auf die festgelegte Fläche (z.B. den flachen Spiegel 11&sub1;) des reflektierenden Abschnitts 11 einfallenden Laserstrahls l&sub1; wie in Fig. 10 dargestellt. Insbesondere wenn der erste Einfallspunkt (a sich auf einem Endabschnitt des flachen Spiegels 11&sub1; befindet, befinden sich der zweite und dritte Einfallspunkt lb und 1c nahe dem anderen Endabschnitt des flachen Spiegels 11&sub1;. Aufgrund der Drehung des Polygonspiegels 10 bewegt sich der erste Einfallspunkt (a im Laufe der Zeit stetig zum anderen Ende des flachen Spiegels 11&sub1; und passiert den zweiten Einfallspunkt lb und dritten Einfallspunkt lc. Wenn der erste Einfallspunkt la sich an dem anderen Endabschnitt des flachen Spiegels 11&sub1; befindet, befinden sich der zweite Einfallspunkt lb und der dritte Einfallspunkt lc nahe dem ersten Ende des gleichen flachen Spiegels 11&sub1; bezüglich des ersten Einfallspunktes la.
Wenn sich der erste Einfallspunkt la auf dem flachen Spiegel 11&sub1; befindet, befinden sich der zweite Einfallspunkt lb und der dritte Einfallspunkt lc also ebenfalls auf dem gleichen flachen Spiegel 11&sub1;, womit man einen kontinuierlich abgelenkten Lichtstrahl l&sub2; erhält. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der reflektierende Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 als regulärer Icosaeder mit 20 Flächen ausgebildet, so daß, wenn der feste flache Spiegel 15 nicht vorgesehen ist, der Ablenkungswinkel einer Ebene durch (360/20) x 2 = 36º repräsentiert ist, und der gleiche Laserstrahl dreimal auf den reflektierenden Abschnitt einfällt, wodurch der Ablenkungswinkel zweimal vergrößert wird, jeweils am zweiten und am dritten Einfallspunkt, wodurch der Gesamtablenkungswinkel auf 36 x 2 x 2 = 144º wächst.
Wie oben beschrieben ist, kann der Ablenkungswinkel bzgl. des Ablenkungswinkels beim Stand der Technik vierfach erhöht werden, wobei der Links-Rechts- Ablenkungswinkel des auf dem Schirm 9 in Fig. 1 angezeigten Bildes vergrößert werden kann. Wenn die Größe des Schirmes 9 und der Ablenkungswinkel so gewählt werden wie beim Stand der Technik, können, obwohl die Breite jeder Fläche durch Erhöhung der Anzahl der Flächen des reflektierenden Abschnitts 11 des Polygonspiegels 10 erhöht ist, die Ablenkungswinkel der jeweiligen Flächen erhöht werden, um den Gesamtablenkungswinkel wie beim Stand der Technik zu erhalten. Daher kann die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 10 entsprechend der erhöhten Anzahl der Flächen verringert werden. Während der Polygonspiegel beim Stand der Technik z.B. mit 80.000 Umdrehungen pro Minute gedreht werden muß, kann der Polygonspiegel 10 entsprechend diesem Ausführungsbeispiel mit 20.000 Umdrehungen pro Minute gedreht werden, wodurch die auf den Antriebsmotor und die Lagerung wirkenden Belastungen merklich verringert werden. Z.B. kann der Antriebsmotor von kleinen Abmessungen sein und eine teuere Luftlagerung kann durch eine Lagerung mit herkömmlichen Kugellagern oder dgl. ersetzt werden.
Die Figuren 11 und 12 sind Diagramme, auf die Bezug genommen wird zur Erklärung einer Position, in der eine Laserstrahl-Ablenkvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dem Polygonspiegel gegenüberliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt eine Laser-Anzeigevorrichtung ein Bild durch Raster- Abtastung durch einen Laserstrahl ähnlich der Laser-Anzeigevorrichtung des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels an. Andere Teile sind ähnlich wie die von Fig. 1 ausgebildet.
In Fig. 11 ist ersichtlich, daß der Polygonspiegel 10 aus dem reflektierenden Abschnitt 11 und dem Antriebsabschnitt 12 besteht. Der reflektierende Abschnitt 11 wird gebildet durch Anordnung eines Pentaeders oder 20 flachen Spiegeln 11&sub1;, 11&sub2;, ... 11&sub2;&sub0; in ringförmiger Anordnung, wobei der reflektierende Abschnitt 11 durch den Antriebsabschnitt 12 gedreht wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl l&sub1;, eingestellt oder moduliert in der Intensität, auf die jeweiligen flachen Spiegel 11&sub1;, 11&sub2;, ... 11&sub2;&sub0; des reflektierenden Abschnitts 11 mit einem sehr geringfügig ansteigenden Neigungswinkel von unten eingestrahlt. Ein reflektierter Laserstrahl l&sub2;, der der auf den reflektierenden Abschnitt 11 einfallende Laserstrahl l&sub1; ist, wird so gebildet, daß er sich in aufgefächerter Form bei jedem der flachen Spiegel 11&sub1;, 11&sub2;, ... 11&sub2;&sub0; in Übereinstimmung mit der Drehung des reflektierenden Abschnitts 11 ausbreitet. Eine Zylinderlinse 21 zur Umwandlung eines fächerförmigen Lichtstrahles in paralleles Licht befindet sich an einem Ort, den der reflektierte Laserstrahl l&sub2; erreicht. Diese Zylinderlinse 21 hat eine gekrümmte Fläche in aufgefächerter Form zur Umwandlung des reflektierten fächerförmigen, vom Polygonspiegel 10 einfallenden Laserstrahls l&sub2; in einen parallelen Laserstrahl l&sub3;. In diesem Fall sei darauf hingewiesen, daß eine Entfernung t1 zwischen der Laserstrahlreflektierenden Oberfläche des reflektierenden Abschnitts 11 und der Zylinderlinse 21 gleich der Brennweite f0 der Zylinderlinse 21 gewählt wird.
Die reflektierenden Prismen 22 und 23 befinden sich im Strahlengang des von der Zylinderlinse 21 emittierten Laserstrahls. Die reflektierenden Prismen 22 und 23 haben dieselbe Form und weisen jeweils reflektierende Flächen 22a, 22b bzw. 23a, 23b auf. Die reflektierenden Flächen 22a, 22b und 23a, 23b weisen zueinander einen Winkel von 90º auf und der parallele Laserstrahl l&sub3; fällt auf die reflektierenden Flächen 22a, 22b und 23a, 23b mit einem Winkel von 45º ein. Die Anordnung der reflektierenden Prismen 22 und 23 wird noch eingehender mit Bezug auf Fig. 12 erklärt, die eine Aufsicht eines Schnitts entlang der Linie XII-XII in Fig. 11 bildet.
Wie in Fig. 12, die die Oberseite des Polygonspiegels 10 zeigt, dargestellt ist, sind die reflektierenden Prismen 22 und 23 so angeordnet, daß wenn der reflektierte Laserstrahl l&sub2; in einer Richtung unterhalb des einfallenden Laserstrahls l&sub1; abgelenkt wird (diese Richtung wird im folgenden als +-Richtung bezeichnet), der parallele Laserstrahl l&sub3; auf das reflektierende Prisma 22 fällt, während wenn der reflektierte Laserstrahl l&sub2; in eine Richtung oberhalb des einfallenden Laserstrahls l&sub1; reflektiert wird (diese Richtung wird im folgenden als --Richtung bezeichnet), der parallele Laserstrahl l&sub3; auf das reflektierende Prisma 23 fällt. In diesem Fall ist der Abstand zwischen der Zylinderlinse 21 und den Scheitelpunkten der reflektierenden Flächen 22a, 22b und 23a, 23b der Prismen 22 und 23 so gewählt, daß sie gleich der Brennweite f0 der Zylinderlinse 21 ist. Entsprechend bildet der durch die Zylinderlinse 21 konvergierte Laserstrahl den kleinsten Strahldurchmesser innerhalb der reflektierenden Prismen 22 bzw. 23.
Bei der eben erwähnten Anordnung fällt der parallele, z.B. auf die reflektierenden Prismen 22 und 23 einfallende Laserstrahl l&sub3; ein weiteres mal auf die Zylinderlinse 21, ohne diese zu verfehlen. Konkreter ändert der parallele Laserstrahl l&sub3;, wie z.B. in Fig. 12 dargestellt ist, die Richtung um 90º durch Reflektion an der reflektierenden Fläche 23a des reflektierenden Prismas 23, wird ein weiteres mal an der reflektierenden Fläche 23b reflektiert, ändert die Richtung um 90º und kehrt zur Zylinderlinse 21 als zurückreflektierter paralleler Laserstrahl l&sub4; zurück.
Der zurückreflektierte parallele Laserstrahl l&sub4; fällt ein weiteres mal auf die Zylinderlinse 21 zur Umwandlung des aufgefächerten Lichtstrahls in einen parallelen Lichtstrahl der entgegengesetzten Richtung, um ein aufgefächerter zurückfallender Laserstrahl l&sub5; zu werden, dessen Strahlwinkel sich in Abhängigkeit von dessen Einfallsort in aufgefächerter Form ändert. Dieser zurückfallende Laserstrahl l&sub5; fällt ein weiteres mal auf den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10. Die Position, in der der zurückreflektierte Laserstrahl l&sub5; auf den reflektierenden Abschnitt 11 fällt, ist die gleiche wie diejenige des Laserstrahls l&sub1;. Ein Laserstrahl Q, der durch eine weitere Reflektion des zurückfallenden Laserstrahls 15 am reflektierenden Abschnitt 11 entsteht, fällt oberhalb der Zylinderlinse 21 und der reflektierenden Prismen 22 und 23 auf die Projektionslinse (s. Fig. 1).
Im folgenden sei mit Bezug auf Fig. 13 erklärt, wie die auf den Polygonspiegel 10 dieses Ausführungsbeispiels einfallenden Laserstrahlen abgelenkt werden.
Zuerst sei der Fall erklärt, wenn die Zylinderlinse 21 und die reflektierenden Prismen 22 und 23 nicht vorgesehen sind. In diesem Fall besteht der reflektierende Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 aus 20 flachen Spiegeln 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0;, wobei der reflektierende Abschnitt 11 um die Breite eines der flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; weiter bewegt wird, wenn der Polygonspiegel 10 um 18º gedreht wird. Ein Laserstrahl l&sub0;, der reflektiert wird, wenn der Polygonspiegel 10 um 180 gedreht wird, wird in die --Richtung um 18º abgelenkt und wird auch in die +-Richtung um 180 abgelenkt. So wird der Laserstrahl l&sub0; um einen Gesamtablenkungswinkel von 36º durch einen der flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; abgelenkt.
Andererseits sind die Zylinderlinse 21 und die reflektierenden Prismen 22 und 23 bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, wodurch der Laserstrahl ein weiteres mal auf den Polygonspiegel 10 mit einem anderen Einfallswinkel fällt. Wie in Fig. 13 dargestellt ist, wird ein Laserstrahl l6A, der schließlich von dem reflektierten Abschnitt 11 emittiert wird, in die +- und die --Richtung jeweils um 18º abgelenkt, d.h. um einen Gesamtablenkungswinkel von jedesmal 36º, wenn der reflektierende Abschnitt 11 um 9º gedreht wird. Wenn der reflektierende Abschnitt 11 um 11º gedreht wird, was der Breite eines der flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; entspricht, wird somit ein Laserstrahl l6B um den Ablenkungswinkel von 36º abgelenkt, nachdem der Laserstrahl l6A abgelenkt wurde.
Die Bedingungen der Laserstrahlen werden im folgenden erklärt. Der Laserstrahl l&sub2;, der zuerst vom Polygonspiegel 10 reflektiert wird, wird in die --Richtung abgelenkt. Wenn der Laserstrahl ins Innere des reflektierenden Prismas 23 gelangt, wird der Laserstrahl l6A von dem reflektierenden Abschnitt 11 emittiert. Weiterhin wird der Laserstrahl l&sub2; in die +-Richtung abgelenkt. Wenn der Laserstrahl ins Innere des reflektierenden Prismas 22 gelangt, wird von dem reflektierenden Abschnitt 11 der Laserstrahl l6B emittiert.
Nehmen wir den Fall an, daß der Laserstrahl z.B. durch das Innere des reflektierenden Prismas 23 gelangt.
Der parallele Laserstrahl l&sub3; fällt auf die äußere reflektierende Fläche 23a des Prismas 23. Wenn der erste Ablenkungswinkel (Ablenkungswinkel des Laserstrahls l&sub2;) groß ist, wird der zurückreflektierte Laserstrahl l&sub4; von der inneren reflektierenden Fläche 23b emittiert, wodurch der Winkel, mit dem der Laserstrahl auf den Polygonspiegel 10 gelangt, verringert wird. Umgekehrt fällt der parallele Laserstrahl l&sub3; auf die innere reflektierende Fläche 23b des Prismas 23. Wenn der oben erwähnte erste Ablenkungswinkel klein ist, wird der zurückreflektierte Laserstrahl l&sub4; von der äußeren reflektierenden Fläche 23 emittiert, wodurch der Winkel, mit dem der zurückreflektierte Laserstrahl auf den Polygonspiegel 10 fällt, ein weiteres mal erhöht wird. Daher wird der Einfallswinkel, mit dem der Laserstrahl l&sub4; ein weiteres mal einfällt, in entgegengesetzter Richtung zu der Richtung, mit dem der reflektierende Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 bewegt wird, geändert. Somit wird der Ablenkungswinkel verdoppelt. Das ist ebenfalls dann der Fall, wenn der Laserstrahl auf das reflektierende Prisma 22 fällt. Der Bereich, um den der emittierte Laserstrahl l6A abgelenkt wird, wenn der Laserstrahl auf das Prisma 23 eintallt, ist exakt der gleiche Bereich, um den der emittierte Laserstrahl l6B abgelenkt wird, wenn der Laserstrahl auf das Prisma 22 fällt.
Daher wird bei der Bildanzeigevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel dann, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 10 so gewählt wird wie beim Stand der Technik, die Ablenkung um den gleichen Ablenkungswinkel zweimal so häufig wie beim Stand der Technik ausgeführt. Wenn die Anzahl der Ablenkungen wie beim Stand der Technik gewählt wird, wird die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 10 verringert, wodurch ermöglicht wird, auf einen speziellen Motor, Lagerung und dgl. zur Drehung des Polygonspiegels mit einer sehr hohen Geschwindigkeit zu verzichten. Weiterhin kann, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 10 so wie beim Stand der Technik gewählt wird, die Anzahl der flachen Spiegel reduziert werden, wodurch es möglich wird, den Durchmesser des reflektierenden Abschnitts 11 des Polygonspiegels 10 zu verringern oder die Breite jedes der flachen Spiegel zu erhöhen.
Da weiterhin entsprechend diesem Ausführungsbeispiel der Abstand t2 zwischen der Zylinderlinse 21 und den Scheiteln der Prismen 22 und 23 gleich der Brennweite f0 der Zylinderlinse gewählt ist, so daß der Strahldurchmesser des Laserstrahls an den Scheiteln der Prismen 22 und 23 am kleinsten wird, ist es möglich, die unwirksame Zeit merklich zu reduzieren, in der der Laserstrahl nicht korrekt reflektiert werden kann, weil sich der Laserstrahl l&sub3; an den Scheiteln der reflektierenden Prismen 22 und 23 befindet.
Da weiterhin die gleichen flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; für die Laserstrahlen l6A und l6B, die schließlich vom Polygonspiegel 10 emittiert werden, verwendet werden, ist es möglich, das Auftreten einer sog. Eklipse am Übergang zwischen den flachen Spiegeln zu vermeiden. So kann die Dauer der wirksamen Periode vergrößert werden. In diesem Fall kann die unwirksame Periode des Übergangsbereiches zwischen dem emittierten Laserstrahl l6A und dem folgenden Laserstrahl und die unwirksame Periode des Übergangsbereiches zwischen dem emittierten Laserstrahl l6B und dem folgenden Laserstrahl auch reduziert werden durch Verändern des Einfallswinkels des einfallenden Laserstrahls l&sub1; um einen sehr kleinen Betrag durch Verwendung eines akustooptischen Elements oder dgl.
Ein erstes modifiziertes Beispiel des oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die Fig. 14 und 15 beschrieben. In den Fig. 14 und 15 sind Teile, die denen in Fig. 11 und 12 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und müssen daher nicht im einzelnen beschrieben werden.
In dem ersten modifizierten Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 14 und 15 dargestellt ist, wird ein intensitätsmodulierter Laserstrahl l&sub1;&sub1; auf die jeweiligen flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; des reflektierenden Abschnitts 11 mit einem sehr wenig ansteigenden Steigungswinkel von unten eingestrahlt. Eine erste Zylinderlinse 24 befindet sich im Strahlengang des reflektierten Laserstrahls l&sub1;&sub2; der aus der Ablenkung des einfallenden Laserstrahls l&sub1;&sub1; am reflektierenden Abschnitt 11 resultiert. Die erste Zylinderlinse 24 ist ähnlich ausgebildet wie die Zylinderlinse 21 in den Fig. 11 und 12 und wandelt daher einen fächerförmigen Lichtstrahl in paralleles Licht um. In diesem Fall sei angenommen, daß der Laserstrahl l&sub1;&sub1; z.B. auf den flachen Spiegel 11&sub1; des reflektierenden Abschnitts 11 einfällt. Dann wird ein Laserstrahl l&sub1;&sub3;, umgewandelt in einen kollimierten Strahl durch die Zylinderlinse 24, durch einen Strahlteiler/Reflektor- Block 25 reflektiert. Der Strahlteiler/Reflektor-Block 25 bricht auf seiner Oberfläche den Laserstrahl l&sub1;&sub3;, der aus der Umwandlung des reflektierten in --Richtung abgelenkten Laserstrahls l&sub1;&sub2; durch die Zylinderlinse 24 resultiert, um einen festgelegten Winkel und er bricht auch den Laserstrahl l&sub1;&sub3;, der aus der Umwandlung des reflektierten in +- Richtung abgelenkten Laserstrahls l&sub1;&sub2; durch die Zylinderlinse 24 resultiert, innerhalb eines Prismas um einen festgelegten Winkel. Die Richtungen, in welche die Laserstrahlen l&sub1;&sub3; gebrochen werden sind so festgelegt, daß sie die gleichen sind.
Alle von dem Strahlteiler/Reflektor-Block 25 gebrochenen Lichtstrahlen werden ein weiteres mal durch einen flachen Spiegel 26 gebrochen, um einen gebrochenen Laserstrahl l&sub1;&sub5; zu bilden. Dieser Laserstrahl l&sub1;&sub5; fällt auf eine zweite Zylinderlinse 27 zur Umwandlung eines parallelen Lichtes in aufgefächertes Licht. Die zweite Zylinderlinse 27 wandelt den parallelen Laserstrahl l&sub1;&sub5; in einen fächerförmigen Laserstrahl l16 um. Der Laserstrahl l&sub1;&sub6; fällt auf den flachen Spiegel 11&sub2;&sub0;, der dem flachen Spiegel 11&sub1; benachbart ist, auf welchen der Laserstrahl l&sub1;&sub1; einfällt, woraus ein reflektierter Laserstrahl l&sub1;&sub7; resultiert, der auf die Projektionslinse (vgl. Fig. 1) fällt.
Bei der oben beschriebenen Anordnung kann die in Fig. 13 gezeigte doppelte Anzahl der Ablenkungen ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 erhalten werden. In dem modifizierten Ausführungsbeispiel von Fig. 14 fallen der erste einfallende Laserstrahl und der zurückreflektierte einfallende Laserstrahl auf die verschiedenen benachbarten flachen Spiegel des Polygonspiegels 10, wobei die rechteckigen Prismen, die im Ausführungsbeispiel von Fig. 11 gezeigt sind, nicht benötigt werden. Daher wird während einer Ablenkungsabtastung keine unwirksame Periode durch eine nicht mögliche Reflektion des Laserstrahls erzeugt. Daher kann verhindert werden, daß das durch Raster-Abtasten mit dem abgelenkten Laserstrahl angezeigte Bild durch die unwirksame Zeit beeinträchtigt wird.
Ein zweites modifiziertes Ausführungsbeispiel des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahlne auf die Fig. 16 und 17 beschrieben.
Bei dem zweiten modifizierten Ausführungsbeispiel wird ein intensitätsmodulierter Laserstrahl auf die flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; des reflektierenden Abschnitts mit einem sehr gering ansteigenden Steigungswinkel etwas aufwärts eingestrahlt. Ein erster Parabolspiegel 28 wandelt einen aufgefächerten Lichtstrahl in paralleles Licht um und befindet sich im Strahlengang des reflektierten Laserstrahls l&sub2;&sub2;, der aus der Reflektion des eingestrahlten Laserstrahls l&sub2;&sub1; durch den reflektierenden Abschnitt 11 resultiert. In diesem Fall sei angenommen, daß der Laserstrahl l&sub2;&sub1; z.B. auf den flachen Spiegel 11&sub1; des reflektierenden Abschnitts 11 fällt. Der erste Parabolspiegel 28 wandelt den aufgefächerten Lichtstrahl in paralleles Licht um und bricht den Laserstrahl l&sub2;&sub2; um ungefähr 90º.
Ein Laserstrahl l&sub2;&sub3;, vom ersten Parabolspiegel 28 umgewandelt in einen parallelen Lichtstrahl, wird durch die reflektierenden Prismen 29a und 29b reflektiert. Die beiden reflektierenden Prismen 29a und 29b brechen den Laserstrahl l&sub2;&sub3; um jeweils 90º in die gleiche Richtung. Diese Prismen 29a und 29b brechen den Laserstrahl l&sub2;&sub3; in Form von zwei geteilten Laserstrahlen, um einen Laserstrahl l&sub2;&sub4; zu liefern, bei dem der abgelenkte Strahl in --Richtung und der abgelenkte Strahl in +-Richtung des ersten auf den Polygonspiegel 10 einfallenden Strahls in umgekehrter Reihenfolge auftreten. Dieser Laserstrahl l&sub2;&sub4; wird durch einen flachen Spiegel 30 um 90º gebrochen und ein gebrochener Laserstrahl l&sub2;&sub5; wird auf einen zweiten Parabolspiegel 31 gestrahlt, um das parallele Licht in einen aufgefächerten Lichtstrahl umzuwandeln. Der Parabolspiegel 31 dient dazu, den parallelen Laserstrahl l&sub2;&sub5; in den aufgefächerten Laserstrahl l&sub2;&sub6; umzuwandeln. In diesem Fall wird der Laserstrahl l&sub2;&sub6; in Bezug auf den Laserstrahl l&sub2;&sub5; um einen Winkel von beinahe 90º gebrochen. Der gebrochene Laserstrahl l&sub2;&sub6; fällt auf den flachen Spiegel 11&sub1;&sub1; des Polygonspiegels 10. Ein vom flachen Spiegel 11&sub1;&sub1; reflektierter Laserstrahl l&sub2;&sub7; dient als Laserstrahl, der auf die Projektionslinse (vgl. Fig. 1) gestrahlt wird.
Mit der eben beschriebenen Anordnung kann die in Fig. 13 gezeigte doppelte Anzahl von Ablenkungen ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11 erzielt werden und außerdem gibt es, ähnlich wie bei Fig. 14, keine unwirksame Periode, die durch Nicht-Reflektion des Laserstrahls während des Ablenkungs-Abtastens hervorgerufen wird.
Bei dem zweiten modifizierten Ausführungsbeispiel von Fig. 16 sind der erste Einfallspunkt und der Wiedereinfallspunkt auf dem Polygonspiegel 10 um 180º voneinander entfernt, da die Richtung, in welche der Laserstrahl l&sub2;&sub1; von der Laserlichtquelle auf den Polygonspiegel 10 fällt und die Richtung, in die der Laserstrahl l&sub2;&sub7; auf die Projektionslinse (vgl. Fig. 1) von dem Polygonspiegel 10 emittiert wird, im wesentlichen gleich gewählt sein können. In dem ersten und dem zweiten modifizierten Ausführungsbeispiel der Fig. 14 und 16 ist es wünschenswert, daß die relativen Positionen des ersten Einfallspunktes und des Wiedereinfallspunktes auf die jeweiligen flachen Spiegel des Polygonspiegels 10 miteinander korrespondieren.
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 18-20 erläutert. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Erfindung auf die Laseranzeigevorrichtung angewandt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Laserstrahl pro Umdrehung einer der flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; des Polygonspiegels 10 viermal abgelenkt. Wie in den Fig. 18 und 19 gezeigt ist, wird ein intensitätsmodulierter Laserstrahl auf die jeweiligen flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; des reflektierenden Abschnitts 11 mit einem sehr wenig ansteigenden Steigungswinkel etwas aufwärts eingestrahlt. Eine erste Zylinderlinse 32 ist vorgesehen, um einen fächerförmigen Lichtstrahl in einen parallelen Lichtstrahl umzuwandeln und ist im Lichtweg des reflektierten Laserstrahls l&sub3;&sub2; angeordnet, der aus der Reflektion des einfallenden Laserstrahls l&sub3;&sub1; durch den reflektierenden Abschnitt 11 resultiert. Ein Laserstrahl l&sub3;&sub3;, durch die Zylinderlinse 32 in einen parallelen Laserstrahl umgewandelt, fällt auf ein erstes rechteckiges Prisma 33 mit zwei reflektierenden Flächen. Ein zurückreflektierter Laserstrahl l&sub3;&sub4;, der von dem reflektierenden Prisma 33 emittiert wird, fällt ein weiteres Mal auf die erste Zylinderlinse 32, wo er in einen Laserstrahl l&sub3;&sub5; mit aufgefächertem Strahlwinkel umgewandelt wird. Dieser Laserstrahl l&sub3;&sub5; fällt auf den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10. In diesem Fall sind der Einfallspunkt des Laserstrahls l&sub3;&sub1; und derjenige des Laserstrahls l&sub3;&sub5; gleich gewählt.
Zweite, dritte, vierte und fünfte Zylinderlinsen 34a, 34b, 34c und 34d sind vorgesehen, um einen aufgefächerten Lichtstrahl in paralleles Licht umzuwandeln und sind im Lichtweg des Laserstrahls l&sub3;&sub6; angeordnet, der aus der Reflektion des Laserstrahls l&sub3;&sub5; durch den reflektierenden Abschnitt 11 resultiert. Die zweite bis fünfte Zylinderlinse 34a bis 34d haben dieselbe Form und sind an Positionen angeordnet, die man durch gleichmäßiges Aufteilen des Winkelbereichs des reflektierten Laserstrahls l&sub3;&sub6; erhält. Die Zylinderlinsen 34a bis 34d wandeln den Laserstrahl l&sub3;&sub6; in einen parallelen Laserstrahl l&sub3;&sub7; um. Zweite, dritte, vierte und fünfte rechteckige Prismen 35a, 35b, 35c und 35d, jeweils mit zwei reflektierenden Flächen, sind im Strahlengang des Laserstrahls l&sub3;&sub7; von der zweiten bis zur fünften Zylinderlinse 34a bis 34d angeordnet. Der Laserstrahl l&sub3;&sub7; fällt auf irgendeines des zweiten bis fünften reflektierenden Prismas 35a bis 35d. Ähnlich wie bei dem reflektierenden Prisma des in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiels sind die Orte der reflektierenden Prismen 35a bis 35d so gewählt, daß der kleinste Strahldurchmesser innerhalb jedes der reflektierenden Prismen unter Berücksichtigung der Brennweiten der Zylinderlinsen 34a bis 34d liegt. Der Laserstrahl l&sub3;&sub7; wird innerhalb des jeweiligen der Prismen 35a bis 35d zweimal reflektiert und wird als Laserstrahl l&sub3;&sub8; auf eine der zweiten bis fünften Zylinderlinse 34a bis 34d zurückgeworfen. Dieser Laserstrahl l&sub3;&sub8; fällt auf die zweite bis fünfte Zylinderlinse 34a bis 34d, wo er in einen Laserstrahl l&sub3;&sub9; mit fächerförmigem Strahlwinkel umgewandelt wird. Der so umgewandelte Laserstrahl l&sub3;&sub9; fällt auf den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10. Der Einfallspunkt des Laserstrahls l&sub3;&sub9; ist in diesem Fall so gewählt, daß er gleich ist wie der der Laserstrahlen l&sub3;&sub1; und l&sub3;&sub5;. Ein Laserstrahl l&sub4;&sub0;, der von dem reflektierenden Abschnitt 11 reflektiert wird, dient als Laserstrahl, der auf die Projektionslinse (vgl. Fig. 1) gestrahlt wird.
Bei der eben erwähnten Anordnung wird der Laserstrahl wie in Fig. 20 abgelenkt.
Wie in Fig. 20 dargestellt ist, erhöhen die Laserstrahlen l&sub3;&sub1;, l&sub3;&sub5; und l&sub3;&sub9;, die insgesamt dreimal auf den reflektierenden Abschnitt 11 des Polygonspiegels 10 fallen, die Anzahl der Ablenkungen vierfach verglichen mit einem reflektierten Laserstrahl l&sub0;, wenn die Zylinderlinsen 32 und 34a bis 34d und die Prismen 33 und 35a bis 35d nicht vorgesehen sind. So werden die Ablenkungen für die reflektierten Laserstrahlen l40A, l40B, l40C und l40D viermal auf einem der flachen Spiegel 11&sub1; bis 11&sub2;&sub0; ausgeführt. In diesem Fall ist der Gesamtwinkel von vier Ablenkungen 72º ähnlich dem Ausführungsbeispiel von Fig. 11, so daß ein Ablenkungswinkel 18º wird, was der Hälfte des Ausführungsbeispiels von Fig. 11 entspricht.
Wie oben beschrieben wurde, wird bei dem dritten Ausführungsbeispiel von Fig. 18 die Anzahl der Ablenkungen vierfach erhöht, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Polygonspiegels 10 deutlich, z.B. von 80.000 Umdrehungen pro Minute auf 20.000 Umdrehungen pro Minute, reduziert werden kann. Daher ist es möglich, die Belastung des Antriebsmotors, der Lagerung und dgl. des Polygonspiegels 10 merklich zu verringern.
Nachdem bevorzugte Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen im einzelnen abgehandelt wurden, versteht es sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese präzisen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, und daß durch den Fachmann viele Änderungen und Abwandlungen durchgeführt werden können, ohne von dem durch die angefügten Ansprüche definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Bildanzeigevorrichtung aufweisend:

a) Lichtquellen (1, 1a, 1b) zur Erzeugung von Lichtstrahlen;

b) eine Modulationseinrichtung (2a, 2b, 2c) zur Modulation der Lichtstrahlen durch zu projizierende Bildsignale;

c) eine Ablenkungseinrichtung (10) zur Ablenkung der modulierten Lichtstrahlen, welche Ablenkungseinrichtung eine Polygonspiegeleinrichtung (11) und eine Hilfsreflexionseinrichtung (15, 16; 21-23, 24, 27, 28-31, 32-35) nahe der Polygonspiegeleinrichtung aufweist derart, daß die modulierten Lichtstrahlen von der Polygonspiegeleinrichtung (11) zu der Hilfsreflexionseinrichtung und zurück zu der Polygonspiegeleinrichtung (11) reflektiert werden, wobei die Polygonspiegeleinrichtung um eine Achse drehbar ist und mit mehreren Spiegeloberflächen versehen ist und jede der Spiegeloberflächen parallel zu der Achse angeordnet ist und wobei die Hilfsreflexionseinrichtung reflektierende Oberflächen aufweist, die parallel zu der Achse angeordnet sind;

d) eine Einrichtung (3b, 3c, 4b), um die modulierten Lichtstrahlen der Polygonspiegeleinrichtung (11) zu liefern, wobei die modulierten Lichtstrahlen schräg in Bezug auf eine Ebene senkrecht zu der Achse der Polygonspiegeleinrichtung (11) einfallen, so daß die auf die Polygonspiegeleinrichtung (11) einfallenden modulierten Lichtstrahlen mehrfach von der Polygonspiegeleinrichtung (11) reflektiert werden, und

e) eine Projektionseinrichtung (6-8) zur Ablenkung und Projektion der von der Ablenkungseinrichtung kommenden Lichtstrahlen auf einen Schirm (9) oder dergleichen, um ein Bild zu erzeugen.

2. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hilfsreflexionseinrichtung (15) eine optische Einrichtung zur Umwandlung eines fächerförmigen Lichtweges in einen parallelen Lichtweg und eine Reflexionseinrichtung aufweist, wobei die optische Einrichtung zwischen der Polygonspiegeleinrichtung und der Reflexionseinrichtung angeordnet ist.

3. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die optische Einrichtung der Hilfsreflexionseinrichtung eine Zylinderlinse und die Reflexionseinrichtung ein reflektierendes Prisma aufweist.

4. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die optische Einrichtung der Hilfsreflexionseinrichtung eine Konkavlinseneinrichtung aufweist.

5. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Reflexionseinrichtung der Hilfsreflexionseinrichtung eine Prismenanordnung zum Zurückwerfen eines reflektierten Lichtstrahles parallel zu einem einfallenden Lichtstrahl aufweist.

6. Bildanzeigevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die modulierten Lichtstrahlen mit einem bestimmten Winkel auf die Polygonspiegeleinrichtung fallen, so daß die auf die Polygonspiegeleinrichtung einfallenden modulierten Lichtstrahlen mehrfach von der Polygonspiegeleinrichtung reflektiert werden.

7. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Prismenanordnung ein erstes Prisma für einen ersten Ablenkungsbereich der modulierten Lichtstrahlen von der Polygonspiegeleinrichtung und ein zweites Prisma für einen zweiten Ablenkungsbereich der modulierten Lichtstrahlen von der Polygonspiegeleinrichtung aufweist.

8. Bildanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Lichtstrahlen so auf die Polygonspiegeleinrichtung fallen, daß die auf die Polygonspiegeleinrichtung fallenden modulierten Lichtstrahlen wenigstens dreimal von der Polygonspiegeleinrichtung reflektiert werden.

9. Bildanzeigevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die auf die Polygonspiegeleinrichtung fallenden Lichtstrahlen die Hilfsreflexionseinrichtung unterhalb passieren, so daß, nachdem die Lichtstrahlen wiederholt zwischen Polygonspiegeleinrichtung und Hilfsreflexionseinrichtung hin und her reflektiert wurden, die modulierten Lichtstrahlen austreten und die Hilfsreflexionseinrichtung oberhalb passieren, wobei oberhalb und unterhalb bezüglich der imaginären Rotationsebene der Polygonspiegeleinrichtung definiert sind.

10. Bildanzeigevorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Hilfsreflexionseinrichtung einen ebenen Spiegel aufweist.