[发明专利]用于投影图像的投影仪以及相应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于投影图像的投影仪，其具有：用于产生光束或者光辐射的光源；偏转单元，其构建用于将光源产生的光束偏转到投影面上；以及成像装置，用于将偏转单元的孔径或者镜面成像到投影面上。此外，本发明还涉及一种用于借助投影仪来投影图像的方法。

背景技术

在此，兴趣在于带有扫描镜(飞点原理)的小型激光投影仪，其中借助该扫描镜应当将图像以最高质量显示到任意的投影面上。这对这种投影仪的方式已经在现有技术中已知。其通常包括光源，该光源构建用于产生光辐射或者光束，其中光束借助可枢转的、尤其是在两个轴线中摇摆的偏转单元偏转到投影面上。在此，光源能够产生红色、绿色和蓝色。

偏转单元的孔径或者扫描镜的反射面以及所投影的图像的标称的像素大小形成具有如下光电导率或者光学扩展量(Etendue)的光学系统

Ec=(πtanθ0r2N)2]]>

其中θ₀是最大的偏转角，即两倍的镜摆动的角幅度，r是偏转单元的反射面的半径，并且N是在所观察的摆动平面中要分辨的、在投影面上的像素的数目。在N＝480(其对应于VGA分辨率)、半径r＝0.5mm和最大偏转角θ₀＝17°的情况下，例如得到光学扩展量为E_C＝2.5＊10^-7mm²sr。现今的半导体激光器例如在红色情况下具有半径为3μm的束腰，并且因此具有至少8°的发射角。激光束的光学扩展量由此为E＝(π·3·10^-3mm·sin8°)²＝2·10^-6mm²sr，于是明显大于上面所描述的投影系统的光学扩展量。因此，在没有附加的技术措施的情况下在原理上影响所投影的图像的亮度和/或质量。在这种投影仪的情况下，此外投影面上的图像失真并且具有类似于图2中所示的枕形。

例如，如果将激光束聚焦到偏转单元的孔径上，则得到最大可能的图像亮度，然而在投影面上的点明显大于标称的像素大小并且由此强烈地影响所投影的图像的分辨率。而如果将束腰置于投影面上，则激光束在扫描镜上的伸展大于其面积，这导致光损耗。此外，在偏转单元或者扫描镜周边落到镜驱动装置的梳状结构上的能量可以使得偏转单元的谐振频率失谐，并且于是改变镜摆动的幅度和相位，这会导致所投影的图像的不希望的改变。作为折衷，束腰可以置于偏转单元和投影面之间，其中于是要考虑所描述的所有不希望的效应。

不可能的是，增大偏转单元或者扫描镜的孔径或者镜面，因为否则谐振频率会变得过小，并且由于镜面的变形导致的畸变会强烈增大。

当设置有成像装置，其任务是将偏转单元或者扫描镜成像到投影面上时，上面所描述的光学扩展量问题及其影响可以避免。

于是，由出版物DE 4324849C2公开了一种用于投影图像的投影仪，其中光束借助光源来产生并且随后借助偏转单元通过投影面来引导。在此，在偏转单元和投影面之间设置有成像装置，其至少两级地并且无焦点地构(afokal)建。此外，已知的成像装置被以无扭曲的方式矫正并且具有大于1的放大率。已知的成像装置的一个缺点是，必须使用带有多个单个透镜的物镜，以便实现所希望的无扭曲性并且在此避免色彩畸变以及由此导致的图像质量的劣化。这种投影物镜由此几乎不适于小型投影仪。

发明内容

本发明的任务是实现一种投影仪和一种用于投影图像的方法，其中成像装置应当提供低扭曲的并且无色彩畸变的图像，并且可以成本低廉地并且紧凑地实现。

根据本发明，该任务通过具有根据权利要求1所述的特征的投影仪以及通过具有根据权利要求23所述的特征的方法来解决。

本发明的有利的扩展方案和实施形式在从属权利要求中说明。