DE112009001320T5 - Strahlabtastung auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners zur Anzeige und für andere Anwendungen - Google Patents

Strahlabtastung auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners zur Anzeige und für andere Anwendungen Download PDF

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Abstract

Ein Abtaststrahlsystem, bestehend aus:
einem optischen Modul, das eine Vielzahl von optischen Strahlen zu erzeugen vermag, die so moduliert werden, dass sie Bilder mit sich rühren, um über eine Oberfläche zu scannen und die Bilder auf der Oberfläche aufgrund eines zweidimensionalen Abtastmuster zu erzeugen,
wobei das optische Modul umfasst:
einen Polygonscanner, der in optischen Wegen der optischen Strahlen positioniert ist und eine Rotationsachse umfasst, um die der Polygonscanner rotiert, um die optischen Strahlen horizontal auf die Oberfläche zu scannen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen und die eine Vielzahl von reflektierenden Polygonfacetten umfassen, die hinsichtlich der Rotationsachse jeweils in verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um die optischen Strahlen horizontal in jeweils verschiedenen vertikalen Positionen auf die Oberfläche zu scannen;
einen Höhenversteller, der in die optischen Wege der optischen Strahlen platziert wird, um vertikale Positionen der optischen Strahlen...

Description

  • HINTERGRUND
  • Dieses Patentdokument bezieht sich auf Techniken, einen Apparat und Systeme zum Scannen von einem oder mehreren optischen Strahlen durch die Verwendung eines Polygonscanners.
  • Bild- und Videodisplays, Drucksysteme und Bildgebungsvorrichtungen und -systeme können so konzipiert werden, dass sie einen oder mehrere optische Strahlen auf einen Bildschirm scannen. Polygonscanner können in solchen Display-Systemen verwendet werden. Zum Beispiel verwenden manche polygonbasierte Display-Systeme einen oder mehrere modulierte optische Strahlen, die Bildinformationen mitführen, um Bilder auf Bildschirmen zu produzieren, indem ein Polygonscanner verwendet wird, um einen optischen Strahl horizontal zu scannen, und ein vertikaler Scanner verwendet wird, um den optischen Strahl vertikal zu scannen. Solche Scanner-Systeme können in anderen Systemen als Anzeigesystemen verwendet werden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Dieses Dokument stellt Techniken, einen Apparat und Designs für Abtaststrahlsysteme auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners mit verschiedenen reflektierenden Polygonfacetten bereit, die in verschiedenen Neigungsfacettenwinkeln geneigt sind, um Rotationen des Polygonscanners zum Scannen von einem oder mehreren optischen Strahlen sowohl horizontal auf eine Oberfläche, wie z. B. einen Anzeigebildschirm oder eine Druck- oder Bildgebungsoberfläche, zu verwenden. In Implementierungen kann der eine oder mehrere optischen Strahlen auf der Oberfläche in Synchronisation mit horizontalem Abtasten durch den zweidimensionalen Polygonscanner schrittweise vertikal in Position gesetzt werden.
  • In einer Hinsicht wird ein Abtaststrahlsystem bereitgestellt, das ein optisches Modul umfasst, das eine Vielzahl von optischen Strahlen zu erzeugen vermag, die so moduliert werden, dass sie Bilder mit sich führen, um eine Oberfläche zu scannen und die Bilder auf der Oberfläche auf der Grundlage eine zweidimensionalen Musters zu erzeugen. Das optische Modul umfasst einen Polygonscanner, der in die optischen Bahnen der optischen Strahlen positioniert wird. Der Polygonscanner umfasst eine Rotationsachse, um die der Polygonscanner rotiert, um die optischen Strahlen horizontal auf die Oberfläche zu scannen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen und eine Vielzahl von reflektierenden Polygonfacetten umfassen, die hinsichtlich der Rotationsachse jeweils in verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um die optischen Strahlen horizontal in jeweils verschiedenen vertikalen Positionen auf die Oberfläche zu scannen. Dieses optische Modul umfasst auch einen Höhenversteller, der in die optischen Bahnen der optischen Strahlen platziert wird, um die vertikalen Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche zu steuern und anzupassen, sowie eine Steuereinheit, die den vertikalen Einsteller in einer festen Position steuert, um die optischen Strahlen in jeweiligen festen vertikalen Positionen auf der Oberfläche zu platzieren, wenn der Polygonscanner die optischen Strahlen horizontal scannt, um parallele horizontale Zeilen auf der Oberfläche zu erzeugen.
  • In einer anderen Hinsicht umfasst ein Abtaststrahlsystem ein optisches Modul, das eine Vielzahl von optischen Strahlen zu erzeugen vermag, die so moduliert werden, dass sie Bilder mit sich führen, um eine Oberfläche zu scannen und die Bilder auf der Oberfläche zu erzeugen. Dieses optische Modul umfasst einen Polygonscanner, der in den optischen Bahnen der optischen Strahlen platziert ist, und das Polygon umfasst eine Rotationsachse, um die der Polygonscanner rotiert, um die optischen Strahlen horizontal auf die Oberfläche zu scannen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen und Licht der optischen Strahlen zu reflektieren vermögen. Die Polygonfacetten sind hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Neigungswinkeln geneigt, um die optischen Strahlen horizontal an jeweils verschiedenen Positionen auf die Oberfläche zu scannen. Dieses optische Modul umfasst auch einen Höhenversteller, der in den optischen Bahnen der optischen Strahlen platziert ist und zur Steuerung und Anpassung der vertikalen Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche dient, sowie einen Abtaststeuermechanismus zur Synchronisierung des Höhenverstellers mit dem Polygonscanner, um vertikale Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche anzupassen, um einen Frame sequenzieller Gruppen von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf der Oberfläche, die jeweils von den Polygonfacetten produziert wurden, und zwar jeweils eine Gruppe pro Polygonfacette, in einer vollen Rotation des Polygonscanners mit einem anschließenden Frame einer sequenziellen Gruppe von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf der Oberfläche, die jeweils von den Polygonfacetten produziert wird, und zwar eine Gruppe pro Polygonfacette, in einer sofort anschließenden vollständigen Rotation des Polygonscanners räumlich zu verschränken.
  • In einer weiteren Hinsicht umfasst eine Methode zum Scannen von optischen Strahlen in einem Abtaststrahlsystem die Erzeugung einer Vielzahl von optischen Strahlen, die zur Mitführung von Bildern moduliert sind, um eine Oberfläche zu scannen, um die Bilder an der Oberfläche zu erzeugen, sowie die Verwendung eines optischen Scanners in optischen Wegen der optischen Strahlen zum horizontalen Scannen der optischen Strahlen auf die Oberfläche. Der Polygonscanner umfasst eine Rotationsachse, um die der Polygonscanner rotiert, und Polygonfacetten, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen und das Licht der optischen Strahlen zu reflektieren vermögen. Die Polygonfacetten sind hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Neigungswinkeln geneigt, um die optischen Strahlen horizontal an jeweils verschiedenen vertikalen Positionen auf der Oberfläche zu scannen, um einen Frame sequenzieller Gruppen von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf der Oberfläche, die von den Polygonfacetten jeweils erzeugt wird, und zwar eine Gruppe pro Polygonfacette, in einer vollständigen Rotation des Polygonscanners zu erzeugen. Diese Methode umfasst das Halten einer vertikalen Position jedes optischen Strahls in einer festen Position, wenn jeder optische Strahl horizontal auf die Oberfläche gescannt wird und das Licht jedes optischen Strahls auf die Oberfläche projiziert wird, ohne dass jeder optische Strahl entlang der vertikalen Richtung gescannt wird, die entlang der Rotationsachse des Polygons verläuft.
  • In einer anderen Hinsicht wird ein Abtaststrahlsystem bereitgestellt, das ein optisches Modul enthält, das einen oder mehrere optische Strahlen zu erzeugen vermag, um eine Oberfläche auf der Basis eines zweidimensionalen Abtastmusters zu scannen. Dieses optisch Modul umfasst einen zweidimensionalen Polygonscanner und ein optisches Strahlrichtmodul. Der zweidimensionale Polygonscanner ist in einem oder mehreren optischen Wegen des einen oder der mehreren optischen Strahlen positioniert und umfasst eine Rotationsachse, um die der zweidimensionale Polygonscanner rotiert, um den einen oder die mehreren optischen Strahlen entlang einer ersten Richtung auf die Oberfläche zu scannen. Die Polygonfacetten sind so dimensioniert, dass sie den einen oder die mehreren optischen Strahlen gleichzeitig empfangen und hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um den einen oder die mehreren optischen Strahlen entlang der ersten Richtung in verschiedenen Positionen entlang einer zweiten Richtung jeweils rechtwinklig zur ersten Richtung über die Oberfläche streichen zu lassen. Das optische Strahlrichtmodul wird in einen oder mehrere optische Wege des einen oder der mehreren optischen Strahlen an einer dem zweidimensionalen Polygonscanner vorgelagerten Position platziert, um den einen oder die mehreren optischen Strahlen in Richtung auf den zweidimensionalen Polygonscanner in einer oder mehreren jeweiligen Einfallsrichtungen, die nicht rechtwinklig zur Rotationsachse sind, zu richten.
  • In einer weiteren Hinsicht umfasst ein Abtaststrahlsystem ein optisches Modul, das dazu dient, einen oder mehrere optische Strahlen zu erzeugen, um sie über eine Oberfläche auf der Basis eines zweidimensionalen Abtastmusters streichen zu lassen. Das optische Modul umfasst ein Laserarray, das Laser umfasst, die Laserstrahlen erzeugen, sowie einen zweidimensionalen Polygonscanner, der in optischen Wegen der Laserstrahlen positioniert ist und eine Rotationsachse umfasst, um die der zweidimensionale Polygonscanner rotiert, um die Laserstrahlen entlang einer ersten Richtung über die Oberfläche streichen zu lassen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten, die so dimensioniert sind, dass sie die Laserstrahlen gleichzeitig empfangen und die hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um die Laserstrahlen entlang der ersten Richtung in verschiedenen Positionen entlang einer zweiten Richtung rechtwinklig zur ersten Richtung jeweils über die Oberfläche streichen zu lassen. Das Laserarray ist dem zweidimensionalen Polygonscanner vorgelagert und strukturiert und positioniert, um die Laserstrahlen in Richtung auf den zweidimensionalen Polygonscanner in jeweiligen Einfallsrichtungen zu richten, die nicht rechtwinklig zur Rotationsachse des zweidimensionalen Polygonscanners sind.
  • Diese und andere Beispiele und Implementierungen sind im Detail in den Zeichnungen, der detaillierten Beschreibung und den Ansprüchen beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1A zeigt ein Abtaststrahl-Anzeigesystem auf der Grundlage einer Kombination eines zweidimensionalen Polygonscanners mit verschieden geneigten Facetten und einem Höhenversteller für einen Anzeigebildschirm, der entweder ein passiver Bildschirm oder ein Licht emittierender Bildschirm unter optischer Anregung [sein] kann.
  • 1B illustriert ein Beispiel der Abtastung mit dem zweidimensionalen Polygonscanner und dem Höhenversteller in 1 zur Verschränkung zweier Felder, Feld 1 und Feld 2, in einem Vollbild.
  • 1C zeigt ein Beispiel eines Abtast-Laseranzeigesystems mit einem Fluoreszenzschirm, bestehend aus laseranregbaren Fluoreszenzmaterialien (z. B. Phosphore), die unter Anregung eines Abtastlaserstrahls, der die anzuzeigenden Bildinformationen enthält, farbiges Licht emittieren.
  • 2A und 2B zeigen eine Beispiel-Bildschirmstruktur und die Struktur der Farbpixel auf dem Bildschirm in 1C.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Lasermoduls in 1C mit mehreren Laser, die mehrere Laserstrahlen auf den Bildschirm richten.
  • 4A zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Polygonscanners mit identischen Polygonfacetten mit verschieden geneigten Facettenwinkeln.
  • 4B illustriert den Betrieb eines zweidimensionalen Polygonscanners.
  • 5 illustriert ein Beispiel von Austastperioden in einem zweidimensionalen Abtastmuster auf dem Bildschirm unter Verwendung des Polygonscanners in 4A und 4B und eines Höhenverstellers, der die vertikalen Positionen des Strahleinfalls zum Polygonscanner verschiebt.
  • 6A und 6B zeigen weitere Beispiele von zweidimensionalen Scanner mit einer unterschiedlichen Facette, die zur Schaffung einer Austastzeit während des Polygonabtastvorgangs ausgelegt ist.
  • 7 zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Polygonscanners, der in einer nicht normalen optischen Einfallskonfiguration betrieben wird.
  • 8A und 8B zeigen zwei spezifische Beispiele des zweidimensionalen Polygonscanners, der in einer nicht normalen optischen Einfallskonfiguration, die in 7 gezeigt ist, betrieben wird.
  • 9A, 9B, 10A und 10B zeigen Beispiele von Abtastsystemen, jeweils mit einem zweidimensionalen Polygonscanner in einer nicht normalen optischen Einfallskonfiguration in einer unteren und oberen Zuführungsanordnung.
  • 11A, 11B, 12A und 12B zeigen Beispiele eines Abtastsystems mit einem zweidimensionalen Polygonscanner in einer seitlichen Zuführungsanordnung.
  • 13 zeigt einen Stapelbetrieb des Höhenverstellers auf der Grundlage horizontaler Abtastung und vertikaler schrittweiser Positionierung des zweidimensionalen Polygonscanners in einem Strahlabtastsystem.
  • 14 zeigt ein anderes Beispiel eines Abtaststrahlsystems auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Verschiedene Anzeigesysteme, Drucksysteme und Bildgebungssysteme auf der Grundlage des Streichens (Scannen) von einem oder mehreren optischen Strahlen über einen Bildschirm verwenden eine Kombination eines horizontalen Polygonscanners und eines vertikalen Scanners zur Erzeugung eines gewünschten Rasterabtastmusters auf dem Bildschirm, um Bilder zu erzeugen. Zum Beispiel kann der horizontale Polygonscanner in manchen Implementierungen verwendet werden, um eine Abtastung mit einem optischen Strahl nur horizontal durchzuführen, ohne vertikale Abtastfunktionen auszuführen, und der vertikale Scanner kann verwendet werden, um den Strahl über den Bildschirm streichen zu lassen, ohne eine horizontale Abtastung durchzuführen. Solche horizontalen und vertikalen Abtastungen werden in der Regel miteinander synchronisiert, um die Abtastung gleichzeitig durchzuführen. Daher führt der vertikale Scanner die Abtastung mit dem Strahl gleichzeitig vertikal durch, während der Polygonscanner die horizontale Strahlabtastung durchführt. Demzufolge ist jede Abtastspur des Strahls auf dem Bildschirm eine geneigte Zeile und nicht horizontal. In dieser Kombination simultaner horizontaler Abtastung und vertikaler Abtastung ist der vertikale Scanner ausgelegt, um einen ausreichenden vertikalen Winkelabtastungsbereich aufzuweisen, um alle gewünschten vertikalen Positionen auf dem Bildschirm abzudecken, sowie einen akzeptablen linearen Bereich für die vertikale Abtastung und eine ausreichend kurze Reaktionszeit für die gewünschte Wiederholrate und Retrace-Zeit der Rasterabtastung aufzuweisen. In High-Definition-Anzeigesystem, z. B. 1080p HDTV-Systemen, kann es bei verschiedenen Technologien und Designs für vertikale Scanner aufgrund der mit der hohen Auflösung der Anzeige verbundenen hohen Abtastfrequenzen, des begrenzten Raums zur Unterbringung des optischen Wegs vom vertikalen Scanner zum Bildschirm und anderer Faktoren schwierig sein, die Abtastanforderungen zu erfüllen.
  • Die Beispiele und Implementierungen von Abtaststrahlsystemen zur Anzeige, zum Druck, zur Bildgebung und für andere Anwendungen in diesem Dokument basieren auf einem zweidimensionalen Polygonscanner mit verschiedenen reflektierenden Polygonfacetten, die in verschiedenen Neigungsfacettenwinkeln geneigt sind, um Rotationen des Polygonscanners zu verwenden, um mit einem oder mehreren optischen Strahlen horizontal ohne gleichzeitige vertikale Abtastung zu scannen, um eine oder mehrere horizontale Abtastzeilen auf dem Bildschirm zu erzeugen und um vertikale Positionen des einen oder der mehreren optischen Strahlen während einer Austastzeit, wenn kein Licht auf den Bildschirm projiziert wird, anzupassen, indem verschiedene Facetten verwendet werden, um die horizontale Abtastung vorzunehmen. In manchen Implementierungen kann ein vertikaler Höhenversteller in Verbindung mit dem zweidimensionalen Polygonscanner verwendet werden, um eine zusätzliche vertikale Anpassung an die vertikalen Positionen der Strahlen während der Austastzeit vorzunehmen, wenn kein Licht auf den Bildschirm projiziert wird, um die Anzahl der horizontalen Zeilen auf dem Bildschirm zu erhöhen. Dieser Höhenversteller kann einen Reflektor zur Reflexion jedes Strahls sowie einen Aktuator zur Kontrolle der Ausrichtung des Reflektors zur Anpassung der vertikalen Position des Strahls auf dem Bildschirm umfassen. Der Höhenversteller wird betrieben, um die vertikale Position eines Strahls an einer festen vertikalen Position auf dem Bildschirm zu halten, wenn der Strahl horizontal über den Bildschirm streicht. Daher führt der Höhenversteller in diesen Implementierungen aufgrund des Betriebs des zweidimensionalen Polygonscanners nicht das herkömmliche vertikale Scannen aus. Daher können die Scantechniken, der Apparat und die Systeme auf der Grundlage des zweidimensionalen Polygonscanners, der in diesem Dokument beschrieben wird, verwendet werden, um die technischen Leistungsparameter für den Höhenversteller im Vergleich zu einem vertikalen Scanner zu verringern und um zu ermöglichen, dass verschiedene Strahlablenkvorrichtungen mit Einstellungsaktuatoren als Höhenversteller verwendet werden, z. B. verschiedene eindimensionale Scanner, mit Schrittaktuatoren verkoppelte Reflektoren sowie andere, die in Scan-Anzeigesystemen auf der Grundlage des zweidimensionalen Polygonscanners eingesetzt werden, der in diesem Dokument beschrieben wird. Als spezifisches Beispiel können zur Implementierung des Höhenverstellers ein Strahldeflektor mit einem reflektierenden Spiegel und ein mit dem Spiegel eingreifender Sweeping- oder Schritt-Galvanometer-Aktuator verwendet werden.
  • 1A zeigt ein Beispiel eines Abtaststrahl-Anzeigesystems auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners mit verschiedenen reflektierenden Polygonfacetten, die in verschiedenen Neigungsfacettenwinkeln geneigt sind, um parallele horizontale Zeilen an verschiedenen vertikalen Positionen auf dem Bildschirm zu erzeugen, und mit einem Höhenversteller zur Einstellung der vertikalen Positionen von parallelen horizontalen Zeilen in einer Gruppe relativ zu vertikalen Positionen von parallelen horizontalen Zeilen in einer anderen Gruppe, die zeitmäßig anschließend zur vorherigen Gruppe auf dem Bildschirm erzeugt werden. Der Höhenversteller kann so gesteuert werden, dass er ein verschränktes Abtastmuster, das durch zwei oder mehr Gruppen der parallelen horizontalen Zeilen gebildet wird, oder andere Abtastmuster erzeugt. Die vertikalen und horizontalen Richtungen werden verwendet, um zwei orthogonale Richtungen im Allgemeinen darzustellen, und es wird nicht beabsichtigt, dass sie spezifische Richtungen darstellen, wie z. B. die vertikale Richtung in Bezug auf die Schwerkraft der Erde. Dieses System umfasst einen Bildschirm 1, auf dem Bilder angezeigt werden, und ein Lasermodul 10, das einen oder mehrere optische Strahlen 12 erzeugt und über den Bildschirm 1 streichen lässt. Ein optischer Strahl 12 wird moduliert, um Bilder mit sich zu führen, eine Sequenz von Laserimpulsen, die Bilddaten mitführen. Das Lasermodul 10 scannt mit einem oder mehreren optischen Strahlen 12 in einem Rasterabtastmuster, um die Bilder auf dem Bildschirm 1 anzuzeigen.
  • Der zweidimensionale Polygonscanner und der Höhenversteller sind als Teil des Abtastmoduls im Innern des Lasermoduls 10 enthalten. Einer oder mehrere Laser sind im Lasermodul enthalten, um einen oder mehrere optische Strahlen 12 zu erzeugen. Ein Abtaststeuermodul wird bereitgestellt, um den Polygonscanner und den Höhenversteller zu steuern. Der Polygonscanner wird in optischen Wegen des einen oder der mehreren optischen Strahlen 12 positioniert und umfasst eine Rotationsachse entlang der vertikalen Richtung, und der Polygonscanner rotiert um diese Rotationsachse, um mit den optischen Strahlen 12 horizontal über den Bildschirm 1 entlang der horizontalen Abtastrichtung zu streichen, wie gezeigt. Das Polygon ist so ausgelegt, dass es mehrere Polygonfacetten aufweist, die so dimensioniert sind, dass sie den einen oder die mehreren optischen Strahlen 12, die von dem einen oder mehreren Laser gerichtet werden, gleichzeitig empfangen. Die Polygonfacetten vermögen Licht von den optischen Strahlen 12 zu reflektieren und sind hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Neigungswinkeln geneigt, um die optischen Strahlen horizontal an jeweils verschiedenen vertikalen Positionen über den Bildschirm streichen zu lassen. Der Höhenversteller wird in die optischen Wege der optischen Strahlen 12 platziert, um vertikale Positionen der optischen Strahlen auf dem Bildschirm einzustellen.
  • Beim Betrieb rotiert der Polygonscanner zum Scannen der Abtaststrahlen. Jede Polygonfacette empfangt und reflektiert den einen oder die mehreren Strahlen 12 und scannt sie horizontal auf den Bildschirm 1. Die unmittelbar nächste Polygonfacette ist in einem anderen Neigungswinkel geneigt und empfängt und reflektiert somit den einen oder mehrere Strahlen 12 und scannt sie horizontal an verschiedenen vertikalen Positionen auf den Bildschirm 1. In Systemen mit mehreren optischen Strahlen 12 werden die verschiedenen optischen Strahlen von einer Polygonfacette auf verschiedene vertikale Positionen auf dem Bildschirm 1 gerichtet. Wenn verschiedene Polygonfacetten sich nacheinander abwechseln, um die horizontale Abtastung mit dem einen oder mehreren Strahlen 12 im Zuge der Rotation des Polygonscanners vorzunehmen, werden die vertikalen Positionen des einen oder der mehreren Strahlen 12 auf dem Bildschirm 1 vertikal an verschiedenen Positionen entlang der vertikalen Schrittrichtung ohne einen herkömmlichen vertikalen Scanner in anderen Abtastsystemen schrittweise bewegt. Während der Zeit, in der eine Facette den einen oder die mehreren Strahlen 12 auf den Bildschirm scannt, wird der Höhenversteller in einer festen Ausrichtung betrieben, so dass jeder Strahl 12 nur entlang der horizontalen Richtung ohne gleichzeitige vertikale Abtastung gescannt wird.
  • 1B illustriert ein Beispiel für verschränkte Rasterabtastung für den 2D-Polygonscanner und den Höhenversteller in 1A. Es wird angenommen, dass sich M Facetten im Polygon befinden und N optische Strahlen 12 vorliegen. Die Facettenneigungswinkel der Polygonfacetten können so ausgelegt sein, dass sie den Bildschirm vertikal in M vertikale Segmente aufteilen, um N parallele horizontale Abtastzeilen in jedem vertikalen Segment zu projizieren. In manchen Implementierungen kann der Zeilenabstand zwischen zwei benachbarten Zeilen der N Zeilen so eingestellt werden, dass mindestens eine horizontale Abtastzeile ermöglicht wird, und diese Konfiguration kann zur Unterstützung von verschränkten Abtastabläufen verwendet werden. Während sich das Polygon dreht, richten sich verschiedene Facetten auf verschiedene vertikale Segmente aus und scannen sie zu verschiedenen Zeiten jeweils nacheinander. Daher erzeugt die Abtastung durch verschiedene Polygonfacetten in einer vollen Drehung des Polygonscanners einen Frame oder ein Feld mit M × N horizontalen Abtastzeilen, die aus M sequenziellen Gruppen von N gleichzeitigen horizontalen Zeilen bestehen. Dieser Vorgang sorgt sowohl für horizontales Abtasten durch jede Facette und vertikale schrittweise Bewegung durch sequenzielle Änderung der Polygonfacetten. Daher erzeugt der Polygonscanner in einer vollständigen Rotation einen Frame einer sequenziellen Gruppe von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf dem Bildschirm, die jeweils von den Polygonfacetten erzeugt werden, und jede Polygonfacette erzeugt eine Gruppe von gleichzeitigen und horizontalen Abtastzeilen.
  • Es ist zu beachten, dass der Höhenversteller während jeder vollständigen Rotation in einer festen Richtung gesteuert wird. Nach Abschluss einer vollständigen Rotation des Polygons und vor der nächsten vollständigen Rotation des Polygons wird der Höhenversteller zur Anpassung seiner Ausrichtung betrieben, um vertikale Positionen der optischen Strahlen 12 auf dem Bildschirm 1 zu ändern, um eine räumliche Verschränkung der horizontalen Abtastzeilen in einem in einer vollständigen Rotation des Polygonscanners erzeugten Frame mit horizontalen Abtastzeilen eines anschließenden, in einer anschließenden vollständigen Rotation des Polygonscanners erzeugten Frames zu bewirken. Der Höhenversteller und der Polygonscanner sind miteinander synchronisiert, um den oben genannten verschränkten Rasterabtastvorgang durchzuführen. Im Beispiel in 1B wird jeder vollständige Frame durch zwei Frames oder Felder – Feld 1 und Feld 2 – gebildet, die räumlich verschränkt sind, und der Zeilenabstand zwischen zwei benachbarten Zeilen, die von jeder Facette erzeugt werden, ist eine horizontale Abtastzeile, um den Schnittstellenvorgang zu erleichtern. Daher wird der Höhenversteller in diesem Beispiel betrieb n, um in zwei Ausrichtungen betrieben zu werden – jeweils eine Ausrichtung für das Feld 1 und eine andere für das Feld 2. In diesem spezifischen Beispiel ist die Rate für die vertikale Anpassung der Strahlposition nur zwei Ausrichtungsanpassungen pro vollständigem Frame.
  • Im System in 1A können der Bildschirm 1 und das Lasermodul 10 in verschiedenen Konfigurationen implementiert werden. Zum Beispiel kann der Bildschirm 1 ein passiver Bildschirm sein, der kein sichtbares Licht emittiert und Bilder durch Reflexion, Diffusion oder Streuung von sichtbarem Licht des einen oder der mehreren optischen Strahlen 12 darstellt, die Bilder mit sich führen, und der eine oder die mehreren optischen Strahlen 12 sind sichtbare Strahlen, z. B. rote, grüne und blaue Strahlen.
  • In einem anderen Beispiel kann der Bildschirm in 1A ein Bildschirm sein, der Licht des einen oder der mehreren optischen Strahlen 12 absorbiert, die UV- oder violettes Licht sein können, und der sichtbares Licht emittiert, das die von dem einen oder mehreren optischen Strahlen mitgeführten Bilder darstellt. So ein System verwendet einen Bildschirm mit lichtemittierenden Materialien, z. B. Phosphor und fluoreszenten Materialien, zur Emission von Licht unter optischer Anregung zur Erzeugung von Bildern. Verschiedene Beispiele von Bildschirm-Designs mit lichtemittierenden oder fluoreszenten Materialien werden beschrieben. Bildschirme mit Phosphormaterialien unter Anregung eines oder mehrerer Anregungs-Laserabtaststrahlen werden im Detail beschrieben und werden als spezifische Implementierungsbeispiele optisch angeregter fluoreszenter Materialien in verschiedenen System- und Gerätebeispielen in dieser Anwendung verwendet.
  • 1C illustriert ein Beispiel eines laserbasierten Anzeigesystems mit einem lichtemittierenden Bildschirm 101 unter optischer Anregung von Abtaststrahlen 120. In einer Implementierung können z. B. drei verschieden farbige Phosphore, die durch den Laserstrahl optisch anregbar sind, um jeweils Licht in roten, grünen und blauen, zur Bildung von Farbbildern geeignete Farben zu erzeugen, auf dem Bildschirm als Pixelpunkte oder wiederholte parallele rote, grüne und blaue Phosphorstreifen gebildet werden. Verschiedene in dieser Anmeldung beschriebene Beispiele verwenden Bildschirme mit parallelen Farbphosphorstreifen zur Emission von Licht in rot, grün und blau, um verschiedene Merkmale der laserbasierten Anzeigen zu illustrieren.
  • Phosphormaterialien sind eine Art von lichtemittierenden Materialien. Verschiedene beschriebene Systeme, Geräte und Merkmale in den Beispielen, die Phosphore als fluoreszente Materialien verwenden, sind auf Anzeigen mit Bildschirmen anwendbar, die aus anderen optisch anregbaren, lichtemittierenden, fluoreszierenden Nicht-Phosphor-Materialien bestehen. Zum Beispiel emittieren Quantenpunktmaterialien Licht unter angemessener optischer Anregung und können daher als die Fluoreszenzmaterialien für Systeme und Geräte in dieser Anmeldung verwendet werden.
  • Das System in 1C und andere Beispiele von Abtaststrahl-Anzeigesystemen auf der Grundlage von lichtemittierenden Bildschirmen verwenden mindestens einen Laserabtaststrahl zur Anregung von Farblicht emittierenden Materialien, die auf dem Bildschirm zur Erzeugung von Farbbildern aufgebracht sind. Der Laserabtaststrahl wird moduliert, um Bilder in roter, grüner und blauer Farbe oder in anderen sichtbaren Farben zu transportieren, und wird so gesteuert, dass der Laserstrahl die farbiges Licht emittierenden Materialien in roter, grüner und blauer Farbe mit Bildern in jeweils roter, grüner und blauer Farbe anregt. Daher transportiert der Laserabtaststrahl die Bilder, erzeugt jedoch nicht direkt das sichtbare Licht, das von einem Betrachter gesehen wird.
  • Stattdessen absorbieren die farbiges Licht emittierenden fluoreszenten Materialien auf dem Bildschirm die Energie des Laserabtaststrahls und emittieren sichtbares Licht in roter, grüner und blauer Farbe oder anderen Farben, um tatsächliche Farbbilder zu erzeugen, die vom Betrachter gesehen werden.
  • Laseranregung des fluoreszenten Materials mit einem oder mehreren Laserstrahlen mit einer ausreichenden Energie, um die Emission von Licht oder Lumineszenz durch die fluoreszenten Materialien zu verursachen, ist eine von verschiedenen Arten der optischen Anregung. In anderen Implementierungen kann die optische Anregung durch eine Nicht-Laser-Lichtquelle erzeugt werden, die ausreichend Energie hat, um die im Bildschirm verwendeten fluoreszenten Materialien anzuregen. Beispiele von Nichtlaser-Exzitationslichtquellen umfassen verschiedene lichtemittierende Dioden (LEDs), Lichtlampen und andere Lichtquellen, die Licht mit einer Wellenlänge oder einem Spektralband erzeugen, um ein fluoreszentes Material anzuregen, das Licht einer höheren Energie in Licht einer geringeren Energie im sichtbaren Bereich umwandelt. Der optische Anregungsstrahl, der ein Fluoreszenzmaterial auf dem Bildschirm anregt, kann eine Frequenz haben oder in einem Spektralbereich liegen, die bzw. der eine höhere Frequenz als die Frequenz des vom Fluoreszenzmaterial emittierten sichtbaren Lichts hat. Entsprechend kann der optische Anregungsstrahl im violetten Spektralbereich und dem ultravioletten (UV) Spektralbereich sein, z. B. Wellenlängen unter 420 nm. In den nachstehend beschriebenen Beispielen wird ein UV-Licht oder ein UV-Laserstrahl als Beispiel des Anregungslichts für ein Phosphormaterial oder anderes fluoreszentes Material verwendet und es kann auch ein Licht mit anderen Wellenlängen sein.
  • In 1C ist der Bildschirm 101 so ausgelegt, dass er Farbphosphorstreifen aufweist. Alternativ können auch Farbphosphorpunkte zur Definition der Bildpixel auf dem Bildschirm verwendet werden. Das System umfasst ein Lasermodul 110, um mindestens einen Laserabtaststrahl 120 zu erzeugen und auf einen Bildschirm 101 zu projizieren. Der Bildschirm 101 weist parallele farbige Phosphorstreifen in der vertikalen Richtung und zwei benachbarte Phosphorstreifen auf, die aus verschiedenen Phosphormaterialien bestehen, die Licht in verschiedenen Farben emittieren. Im illustrierten Beispiel absorbiert roter Phosphor das Laserlicht, um Licht in rot zu emittieren; grüner Phosphor absorbiert das Laserlicht, um Licht in grün zu emittieren, und blauer Phosphor absorbiert das Laserlicht, um Licht in blau zu emittieren. Drei benachbarte farbige Phosphorstreifen haben drei verschiedene Farben. Eine spezielle räumliche Farbsequenz der Streifen ist in 1C als rot, grün und blau dargestellt. Andere Farbsequenzen können ebenfalls verwendet werden. Der Laserstrahl 120 ist bei der Wellenlänge innerhalb der optischen Absorptionsbandbreite der Farbphosphore und ist für gewöhnlich bei einer kürzeren Wellenlänge als die sichtbare blaue und die grüne und rote Farbe für die Farbbilder. Zum Beispiel können die Farbphosphore Phosphore sein, die UV-Licht im Spektralbereich von ca. 380 nm bis ca. 420 nm absorbieren, um das gewünschte rote, grüne und blaue Licht zu erzeugen. Das Lasermodul 110 kann einen oder mehrere Laser, z. B. UV-Diodenlaser, zur Erzeugung des Strahls 120, einen Strahlabtastmechanismus zum Scannen des Strahls 120 horizontal von links nach rechts und vertikal von oben nach unten zur Darstellung eines Bildframes nach dem anderen auf Bildschirm 101 sowie einen Signalmodulationsmechanismus zur Modulation des Strahls 120 zum Transport der Informationen für die Bildkanäle für die rote, grüne und blaue Farbe umfassen. Diese Anzeigesysteme können als rückwärtige Abtastsysteme konfiguriert werden, wo sich der Betrachter und das Lasermodul 110 an den entgegengesetzten Seiten des Bildschirms 101 befinden. Alternativ können diese Anzeigesysteme als vorderseitige Abtastsysteme konfiguriert werden, wo sich der Betrachter und das Lasermodul 110 auf der gleichen Seite des Bildschirms 101 befinden.
  • 2A zeigt ein beispielhaftes Design des Bildschirms 101 in 1C. Der Bildschirm 101 kann ein hinteres Substrat 201 umfassen, das für den Laserabtaststrahl 120 transparent ist und dem Lasermodul 110 gegenüberliegt, um den Laserabtaststrahl 120 zu empfangen. Ein zweites vorderes Substrat 202 ist relativ zum hinteren Substrat 201 fixiert und liegt dem Betrachter in einer rückwärtigen Scankonfiguration gegenüber. Eine farbige Phosphorstreifenschicht 203 ist zwischen den Substraten 201 und 202 platziert und umfasst Phosphorstreifen. Die farbigen Phosphorstreifen zur Emission von roter, grüner und blauer Farbe sind jeweils durch „R”, „G” und „B” dargestellt. Das vordere Substrat 202 ist transparent für die rote, grüne und blaue Farbe, die von den Phosphorstreifen emittiert wird. Die Substrate 201 und 202 können aus verschiedenen Materialien bestehen, darunter Glas oder dicken oder dünnen Kunststoffplatten mit verschiedenen optischen Funktionen. Jedes Farbpixel umfasst Teile von drei benachbarten Farbphosporstreifen in horizontaler Richtung und seine vertikale Dimension wird durch die Strahlverteilung des Laserstrahls 120 in vertikaler Richtung definiert. Als solches umfasst jedes Farbpixel drei Subpixel von drei verschiedenen Farben (z. B. rot, grün und blau). Das Lasermodul 110 scannt den Laserstrahl 120 um jeweils eine horizontale Zeile, z. B. von links nach rechts und von oben nach unten, um den Bildschirm 101 zu füllen. Das Lasermodul 110 ist in einer Position relativ zum Bildschirm 101 fixiert, so dass der Abtastvorgang des Strahls 120 auf vorher bestimmte Weise gesteuert werden kann, damit eine ordnungsgemäße Ausrichtung zwischen dem Laserstrahl 120 und jeder Pixelposition auf dem Bildschirm 101 sichergestellt werden kann.
  • In 2A ist der Laserabtaststrahl 120 auf den grünen Phosphorstreifen innerhalb des Pixels gerichtet, um grünes Licht für dieses Pixel zu erzeugen. 2B zeigt des Weiteren den Betrieb des Bildschirms 101 in einer Ansicht entlang der Richtung B-B, die senkrecht zur Oberfläche des Bildschirms 101 verläuft. Da jeder Farbstreifen von länglicher Form ist, kann der Querschnitt des Strahls 120 länglich entlang der Richtung des Streifens ausgebildet sein, um den Füllfaktor des Strahls innerhalb jedes Farbstreifens für ein Pixel zu maximieren. Das kann durch Verwendung eines strahlformenden optischen Elements im Lasermodul 110 erzielt werden. Eine Laserquelle, die zur Erzeugung eines Laserabtaststrahls verwendet wird, der ein Phosphormaterial auf dem Bildschirm anregt, kann ein einmodiger Laser oder ein mehrmodiger Laser sein. Der Laser kann auch einmodig entlang der Richtung sein, die senkrecht zur Richtung der länglichen Phosphorstreifen verläuft, um eine kleine Strahlverteilung zu haben, die durch die Breite jedes Phosphorstreifens eingeschränkt ist. Entlang der länglichen Richtung der Phosphorstreifen kann dieser Laserstrahl mehrmodig sein, um sich über einen größeren Bereich als die Strahlausbreitung in der quer zum Phosphorstreifen verlaufenden Richtung auszubreiten. Diese Verwendung eines einmodigen Laserstrahls in einer Richtung, um eine kleine Strahlfläche auf dem Bildschirm zu haben, und eines mehrmodigen Laserstrahls in der senkrechten Richtung, um eine größere Strahlfläche auf dem Bildschirm zu haben, ermöglicht eine Formgestaltung des Strahls, die an das längliche Farbsubpixel auf dem Bildschirm angepasst ist, und die Bereitstellung einer ausreichenden Laserenergie im Strahl über die Multimodi, um eine ausreichende Helligkeit des Bildschirms sicherzustellen.
  • Daher muss der Laserstrahl 120, der zum Transport von optischen Impulsen mit Bilddaten moduliert ist, im Hinblick auf die richtigen Farbpixel auf dem Bildschirm 101 ausgerichtet werden. Der Laserstrahl 120 wird räumlich über den Bildschirm 101 gescannt, um zu verschiedenen Zeiten auf verschiedene Farbpixel zu treffen. Entsprechend transportiert der modulierte Strahl 120 die Bildsignale für die rote, grüne und blaue Farbe für jedes Pixel zu verschiedenen Zeiten und für verschiedene Pixel zu verschiedenen Zeiten. Daher werden die Strahlen 120 mit Bildinformationen für verschiedene Pixel zu verschiedenen Zeiten kodiert. Die Strahlabtastung bildet daher die zeitlich kodierten Bildsignale in den Strahlen 120 auf die räumlichen Pixel auf dem Bildschirm 101 ab.
  • Ein in diesem Dokument beschriebenes Abtast-Anzeigesystem kann im Herstellungsprozess so kalibriert werden, dass das Ein-Aus-Timing und die Position des Laserstrahls relativ zu den fluoreszenten Streifen im Bildschirm 101 bekannt sind und innerhalb einer zulässigen Toleranz gesteuert werden, damit das System ordnungsgemäß mit der spezifizierten Bildqualität betrieben werden kann. Der Bildschirm 101 und die Komponenten im Lasermodul 101 des Systems können sich jedoch im Laufe der Zeit aufgrund verschiedener Faktoren ändern, z. B. Jitter des Abtastgeräts, Veränderungen in Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, Veränderungen der Orientierung des Systems relativ zur Schwerkraft, Absetzen aufgrund von Schwingung, Alterung und sonstiges. Diese Veränderungen können die Positionierung der Laserquelle relativ zum Bildschirm 101 im Laufe der Zeit beeinträchtigen und daher kann die werkseitige Einstellung aufgrund solcher Veränderungen geändert werden. Es ist zu bemerken, dass diese Veränderungen sichtbare und oftmals unerwünschte Auswirkungen auf die angezeigten Bilder haben können. Zum Beispiel kann ein Laserimpuls im Anregungsabtaststrahl 120 auf ein Subpixel treffen, das neben einem beabsichtigten Zielsubpixel für diesen Laserimpuls liegt, und zwar aufgrund einer Fehlausrichtung des Abtaststrahls 120 relativ zum Bildschirm entlang der horizontalen Abtastrichtung. Wenn dies auftritt, wird die Farbe des angezeigten Bildes von der beabsichtigten Farbe des Bildes abgeändert. Daher kann eine rote Fahne im beabsichtigten Bild als grüne Fahne auf dem Bildschirm angezeigt werden. Zum Beispiel kann ein Laserimpuls im Anregungsabtaststrahl 120 auch sowohl auf das beabsichtigte Zielsubpixel als auch ein benachbartes Subpixel neben dem beabsichtigten Subpixel treffen, und zwar aufgrund einer Fehlausrichtung des Abtaststrahls 120 relativ zum Bildschirm entlang der horizontalen Abtastrichtung. Wenn dies auftritt, wird die Farbe des angezeigten Bildes von der beabsichtigten Farbe des Bildes abgeändert und die Bildauflösung wird herabgesetzt. Die sichtbaren Effekte dieser Veränderungen können mit steigender Anzeigeauflösung zunehmen, weil ein kleineres Pixel eine geringere Toleranz für eine Positionsänderung bedeutet. Außerdem kann die Auswirkung einer möglicherweise die Ausrichtung beeinträchtigenden Veränderung mit steigender Größe des Bildschirms ausgeprägter sein, weil ein großer Bewegungsarm, der mit einem großen Bildschirm verbunden ist, bedeutet, dass ein Winkelfehler zu einem großen Positionsfehler auf dem Bildschirm führen kann. Wenn sich zum Beispiel die Laserstrahlposition auf dem Bildschirm für einen bekannten Strahlwinkel im Laufe der Zeit ändert, ist das Ergebnis eine Farbverschiebung im Bild. Dieser Effekt kann auffallend und daher für den Betrachter nicht wünschenswert sein.
  • Ein Feedback-Kontrollausrichtungsmechanismus kann im System in 1C bereitgestellt werden, um die richtige Ausrichtung des Abtaststrahls 120 auf das gewünschte Subpixel aufrecht zu erhalten, um die gewünschte Bildqualität zu erzielen. Der Bildschirm 101 wird verwendet, um ein Bildschirm-Feedbacksignal 130 bereitzustellen, das den Ausrichtungsstatus des Strahls 120 anzeigt. Wenn die Ausrichtung fehlerbehaftet ist, reagiert das Steuermodul 110 auf den Fehler im Bildschirm-Feedback, um den Abtaststrahl 120 so zu steuern, dass der Fehler ausgeglichen wird. Diese Feedbackkontrolle kann Referenzmarkierungen auf dem Bildschirm 101 umfassen, und zwar sowohl im Fluoreszenzbereich als auch in einem oder mehreren Peripheriebereichen außerhalb des Fluoreszenzbereichs, um Feedbacklicht bereitzustellen, das vom Anregungsstrahl 120 verursacht wird und die Position und anderen Eigenschaften des Abtaststrahls auf dem Bildschirm 101 darstellt. Das Feedbacklicht kann durch Verwendung von einem oder mehreren optischen Servosensoren gemessen werden, um ein Feedback-Servosignal zu erzeugen. Eine Servosteuerung im Lasermodul 110 verarbeitet dieses Feedback-Servosignal, um die Informationen zur Strahlpositionierung und anderen Eigenschaften des Strahls auf dem Bildschirm zu extrahieren, und um als Reaktion darauf die Richtung und andere Eigenschaften des Abtaststrahls 120 zu korrigieren, um den korrekten Betrieb des Anzeigesystems sicherzustellen.
  • Zum Beispiel kann ein Feedback-Servosteuersystem bereitgestellt werden, um periphere, für den Betrachter unsichtbare Servo-Referenzmarkierungen außerhalb des Anzeigebereichs zu nutzen, um eine Kontrolle über verschiedene Strahleigenschaften zu ermöglichen, z. B. die horizontale Positionierung entlang der horizontalen Abtastrichtung vertikal zu den fluoreszenten Streifen, die vertikale Positionierung entlang der Längsrichtung der fluoreszenten Streifen, die Strahlkonzentration auf dem Bildschirm zur Regelung der Bildschärfe und die Strahlenergie auf dem Bildschirm zur Regelung der Bildhelligkeit. Zum Beispiel kann auch ein Bildschirmkalibrierungsverfahren beim Start des Anzeigesystems durchgeführt werden, um die Strahlpositionsinformationen als Kalibrierungstabelle zu messen, um die genauen Positionen der Subpixel auf dem Bildschirm in der Zeitdomäne zu haben. Diese Kalibrierungstabelle wird dann vom Lasermodul 110 benutzt, um die zeitliche Koordinierung und Positionierung des Abtaststrahls 120 zu steuern, um so die gewünschte Farbreinheit zu erzielen. Zum Beispiel kann auch ein dynamisches Servosteuersystem bereitgestellt werden, um die Kalibrierungstabelle während des normalen Betriebs des Anzeigesystems regelmäßig zu aktualisieren, indem Servo-Referenzmarken im Fluoreszenzbereich des Bildschirms verwendet werden, um das Feedbacklicht ohne Beeinträchtigung des Betrachtungserlebnisses eines Betrachters bereitzustellen.
  • PCT-Anmeldung Nr. PCT/US2007/004004 mit dem Titel „Servo-Assisted Scanning Beam Display Systems Using Fluorescent Screens” [Servogestützte Abtaststrahl-Anzeigesysteme, die fluoreszente Bildschirme verwenden], das am 15. Februar 2007 eingereicht wurde (PCT-Publikation Nr. WO 2007/095329 ), beschreibt Beispiele von Feedback-Kontrollen für Abtaststrahlsysteme, die zur Verwendung mit in dieser Anmeldung beschriebenen 3D-Systemen geeignet sind, und wird durch Bezugnahme als Teil der Patentschrift dieser Anmeldung mit einbezogen.
  • In 3 wird eine Beispiel-Implementierung des Lasermoduls 110 in 1C illustriert. Ein Laserarray 310 mit mehreren Laser wird verwendet, um mehrere Laserstrahlen 312 zu erzeugen, die gleichzeitig über den Bildschirm 101 streichen, um eine verbesserte Anzeigehelligkeit zu ergeben. Ein Signalmodulations-Controller 320 wird bereitgestellt, um die Laser im Laserarray 310 zu steuern und modulieren, so dass die Laserstrahlen 312 moduliert werden, um das am Bildschirm 101 anzuzeigende Bild zu transportieren. Der Signalmodulations-Controller 320 kann einen digitalen Bildprozessor umfassen, der digitale Bildsignale für die drei verschiedenen Farbkanäle und Lasertreiberschaltkreise generiert, die Lasersteuersignale erzeugen, die die digitalen Bildsignale transportieren. Die Lasersteuersignale werden dann angewandt, um die Laser im Laserarray 310 zu modulieren, z. B. die Stromstärken für Laserdioden.
  • Die Strahlabtastung im System in 3 wird erzielt durch die Verwendung eines Höhenverstellers 340, z. B. eines Galvo-Spiegels für die vertikale Abtastung und eines zweidimensionalen Multifacetten-Polygonscanners 350 mit verschiedenen Facetten, die in verschiedenen Winkeln geneigt sind. Eine Abtastlinse 360 kann verwendet werden, um die Abtaststrahlen vom Polygonscanner 350 auf den Bildschirm 101 zu projizieren. Die Abtastlinse 360 dient zur Abbildung jedes Lasers im Laserarray 310 auf den Bildschirm 101. Jede der verschiedenen reflexiven Facetten des Polygonscanners 350 scannt gleichzeitig N horizontale Zeilen, wobei N die Anzahl der Laser ist. Im illustrierten Beispiel werden die Laserstrahlen zuerst auf den vertikalen Galvo-Höhenversteller 340 gerichtet und dann vom vertikalen Galvo-Höhenversteller 340 auf den Polygonscanner 350, der die empfangenen Laserstrahlen als Ausgabe-Abtaststrahlen 120 auf den Bildschirm 101 scannt. Ein Relais-Optikmodul 330 ist im optischen Weg der Laserstrahlen 312 platziert, um die räumliche Eigenschaft der Laserstrahlen 312 zu modifizieren und um ein dicht gepacktes Strahlenbündel 332 zum Abtasten durch den Polygonscanner 350 zu erzeugen. Die Abtaststrahlen 120, die auf den Bildschirm 101 projiziert werden, regen die Phosphore an, und die optisch angeregten Phosphore emittieren farbiges Licht, um sichtbare Bilder anzuzeigen.
  • Die Laserstrahlen 120 werden räumlich über den Bildschirm 101 gescannt, um zu verschiedenen Zeiten auf verschiedene Farbpixel zu treffen. Entsprechend transportiert jeder der modulierten Strahlen 120 die Bildsignale für die rote, grüne und blaue Farbe für jedes Pixel zu verschiedenen Zeiten und für verschiedene Pixel zu verschiedenen Zeiten. Daher werden die Strahlen 120 mit Bildinformationen für verschiedene Pixel zu verschiedenen Zeiten durch den Signalmodulations-Controller 320 kodiert. Die Strahlabtastung bildet daher die zeitdomäne-kodierten Bildsignale in den Strahlen 120 auf die räumlichen Pixel auf dem Bildschirm 101 ab. Zum Beispiel kann bei den modulierten Laserstrahlen 120 jede Farbpixelzeit auf drei sequenzielle Zeitfenster für die drei Farb-Subpixel für die drei verschiedenen Farbkanäle gleich aufgeteilt werden. Die Modulation der Strahlen 120 kann Pulsmodulationstechniken verwenden, um die gewünschten Grauskalen in jeder Farbe, eine angemessene Farbkombination in jedem Pixel und die gewünschte Bildhelligkeit zu erzeugen.
  • In einer Implementierung kann das optische Relaismodul 330 eine afokale Vorrichtung ein und umfasst eine erste Linse mit einer ersten Brennweite zum Empfang und zur Fokussierung der Laserstrahlen aus den Laser, eine zweite Linse mit einer zweiten Brennweite, die kürzer ist als die erste Brennweite, und die von der ersten Linse im Abstand der ersten Brennweite angeordnet ist, um die Laserstrahlen aus der ersten Linse zu fokussieren, sowie eine dritte Linse mit einer dritten Brennweite, die länger ist als die zweite Brennweite, und die von der zweiten Linse im Abstand der dritten Brennweite angeordnet ist, um die Laserstrahlen zu bündeln und von der zweiten Linse zum Abtastmodul zu richten. Beispiele für das afokale optische Relaismodul 330 sind beschrieben in der PCT-Anmeldung Nr. CT/US2006/041584 mit dem Titel „Optical Designs for Scanning Beam Display Systems Using Fluorescent Screens” [Optische Designs für Abtaststrahl-Anzeigesysteme, die fluoreszente Bildschirme verwenden], die am 25. Oktober 2006 eingereicht wurde (PCT-Publikation Nr. WO 2007/050662 ), sowie US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 11/510,495 mit dem Titel „Optical Designs for Scanning Beam Display Systems Using Fluorescent Screens” [Optische Designs für Abtaststrahl-Anzeigesysteme, die fluoreszente Bildschirme verwenden], die am 24. August 2006 eingereicht wurde ( U.S.-Publikations-Nr. US 2007-0206258 A1 ), die durch Bezugnahme als Teil der Patentschrift dieser Anmeldung mit aufgenommen werden.
  • In manchen Implementierungen kann ein Bildgebungsmodul 370 in den optischen Weg zwischen dem Höhenversteller 340 und dem Polygon platziert werden, um die Oberfläche der reflektierenden Oberfläche des Höhenverstellers 340 auf eine Polygonfacette zu projizieren, die die Strahlen zurzeit auf den Bildschirm 101 reflektiert. Diese Bildgebung macht den Höhenversteller 340 effektiv koinzident mit der gegenwärtig reflektierenden Polygonfacette, die wiederum mit der Eintrittspupille der Abtastlinse 360 koinzident ist. Daher ist die Eintrittspupille der Abtastlinse 360 der Drehpunkt für die auf die Abtastlinse 360 gerichteten Abtaststrahlen. Das Bildgebungsmodul 370 kann in verschiedenen optischen Konfigurationen verwendet werden und kann z. B. zwei Linsen in einer 4f-Bildgebungskonfiguration mit einer Vergrößerung von 1 enthalten.
  • 4A zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Polygonscanners 400 für ein Abtaststrahl-Anzeigesystem, z. B. die Systeme in 1A, 1C und 3. Der Polygonscanner 400 weist eine Rotationsachse auf, die durch die Zeile 401 entlang der vertikalen Richtung repräsentiert ist und mehrere reflektierende Polygonfacetten (z. B. 410, 420, 430, 440, 450, 460 und 470) aufweist, die in verschiedenen Facettenneigungswinkeln im Verhältnis zur Rotationsachse 401 geneigt sind.
  • Der Betrieb des Höhenverstellers und der Betrieb des Polygonscanners sind durch eine Steuereinheit im System synchronisiert, um zu ermöglichen, dass die Strahlen vertikal schrittweise in ordnungsgemäßen Zeitvorgaben bewegt werden, um verschiedene vertikale Positionen abzudecken. Diese Steuereinheit kann ein Schaltkreis sein, der von einem Schaltkreis getrennt ist, der die Modulation von Licht zum Transport von Bildern steuert, oder er kann in die Lichtmodulationssteuerung und andere Kontrollfunktionen integriert sein.
  • 4B zeigt die vertikale schrittweise Bewegung durch verschiedene Polygonfacetten des Polygonscanners 400 in 4A, um ein Beispiel dieser Synchronisierung zu illustrieren. Ein Höhenversteller 480 richtet das Licht 490 zum Polygonscanner 400, der um seine vertikale Rotationsachse 401 rotiert. Der Polygonscanner 400 rotiert mit einer konstanten Geschwindigkeit um die vertikale Rotationsachse 401, und der einfallende optische Strahl in einer festen Einfallsrichtung vom Höhenversteller 480 wird von verschiedenen Facetten in verschiedenen Winkeln in der vertikalen Richtung als die horizontalen Abtaststrahlen 12 zum Bildschirm 1 reflektiert.
  • Beim Betrieb wird das Licht der Abtaststrahlen 12 zu bestimmten Zeiten abgeschaltet, um Austastperioden zu schaffen, so dass kein Licht auf den Bildschirm 1 projiziert wird, um die unerwünschten visuellen Effekte auf dem Bildschirm 1 auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Zum Beispiel wird während der Rotation des Polygonscanners 400 jeder in den Polygonscanner 400 einfallende Strahl für eine kurze Zeit abgeschaltet, wenn die Grenze zwischen zwei benachbarten Facetten durch den einfallenden Strahl gescannt wird, um zu vermeiden, dass ein Teil des Strahls, der geringer als der ganze Strahl ist, zum Bildschirm 1 gerichtet wird. In 4A ist die Polygonfacette 410 markiert, um einen zentralen Abtastbereich 411 zur Reflexion des Strahls und Abtastung des Bildschirms mit einem Strahl sowie zwei Austastbereiche 412 und 413 an zwei Seiten des zentralen Abtastbereichs 411 aufzuzeigen, mit einer Breite von unter einem Strahldurchmesser vom Teiler zweier benachbarter Facetten. Das Licht jedes Strahls wird abgeschaltet, wenn der Strahl in einen Austastbereich 412 oder 413 fällt, wobei nur ein Teil des ganzen Strahls auf der Facette 410 ist. Diese Austastung reduziert unerwünschtes Streulicht auf den Bildschirm 1 und hebt die Bildqualität.
  • Zusätzlich zum vorstehenden Übergang von einer Facette zur nächsten Facette durchläuft das System auch eine Übergangsphase zwischen dem Ende einer vollständigen Rotation des Polygonscanners 400 und dem Beginn der anschließenden vollständigen Rotation des Polygonscanners 400. Während des Scannens innerhalb einer vollständigen Rotation des Polygons zur Erzeugung von horizontalen Zeilen für ein Feld von zwei verschränkten Feldern für einen ganzen Frame ist der Höhenversteller an einer gegebenen vertikalen Position fixiert. Der Höhenversteller ändert seine Ausrichtung zu einer anderen feststehenden Ausrichtung nach Abschluss einer vollständigen Rotation und vor der nächsten vollständigen Rotation. Dieser Übergang erfordert eine weitere Austastzeit, in der das Licht in jedem optischen Strahl ausgeschaltet wird, um unerwünschte visuelle Effekte auf dem Bildschirm zu reduzieren.
  • 5 illustriert die parallelen horizontalen Abtastzeilen, die auf dem Bildschirm gebildet werden, für das System in 4A und 4B und zeigt die Austastperioden, wenn das Licht zum Bildschirm ausgeschaltet wird. Es werden zwei verschiedene Arten von Austastzeiten gezeigt. Der erste Typ ist die Austastzeit für die vertikale schrittweise Bewegung durch das Polygon beim Übergang über Grenzbereiche von zwei benachbarten Facetten während eines horizontalen Abtastvorgangs durch den Polygonscanner. Der zweite Typ ist die Austastzeit, die auftritt, wenn der Höhenversteller seine Orientierung anpasst, um die vertikale Position eines Bildfeldes hinsichtlich eines vorhergehenden Bildgebungsfeldes zu verschieben, um die beiden Bildfelder zu verschränken und ein Vollbild zu bilden.
  • Die Austastzeit während des Übergangs zwischen zwei benachbarten Facetten und die Austastzeit beim Übergang zwischen zwei sequenziellen vollständigen Rotationen können in verschiedenen Konfigurationen implementiert werden. In 4A zum Beispiel besteht eine Möglichkeit der Bereitstellung von Austastzeiten darin, alle Polygonfacetten von identischer Größe und Form zu konzipieren und mit einer Dimension entlang der horizontalen Abtastrichtung, die länger als der Abtastbereich 411 ist und die Austastbereiche 412 und 413 an beiden Enden jeder Facette aufweist. In diesem Design wird das Licht jedes Strahls ausgeschaltet, wenn sich der Strahl im Austastbereich 412 oder 413 befindet. Die Austastbereiche 412 und 413 sind so ausgelegt, dass sie ausreichend lang sind, um die gewünschten Austastzeiten zum Übergang zwischen benachbarten Facetten und zwischen zwei sequenziellen vollständigen Rotationen des Polygonscanners 400 zu berücksichtigen.
  • Als weiteres Beispiel können die Polygonfacetten identisch ausgeführt werden und eine Facette wird als Austastfacette ausgewiesen, wo das Licht jedes Strahls während der Zeit, in der der Strahl auf die Austastfacette fällt, ausgeschaltet wird, um den Übergang zwischen zwei sequenziellen vollständigen Rotationen des Polygonscanners 400 zu erleichtern.
  • 6A zeigt ein weiteres Beispiel eines Polygonscanners 600, in dem eine spezielle „Austast”-Polygonfacette 601 bereitgestellt wird und so konfiguriert wird, dass sie eine andere Größe als reguläre Polygonfacetten aufweist. In vielen Anwendungen wird diese Austast-Polygonfacette 601 kleiner als die regulären Polygonfacetten gemacht. Beim Betrieb wird das Licht jedes Strahls während der Zeit ausgeschaltet, in der der Strahl auf die Austastfacette 601 fällt, um den Übergang zwischen zwei sequenziellen vollständigen Rotationen des Polygonscanners 600 zu erleichtern.
  • 6B zeigt noch ein weiteres Beispiel eines Polygonscanners, wo eine Facette ausgewählt wird, um einen erweiterten Bereich aufzuweisen, der zur Bereitstellung eines speziellen „Austast”-Bereichs verwendet wird. Das Licht jedes Strahls wird während der Zeit ausgeschaltet, in der der Strahl auf den Austastbereich der Polygonfacette fällt, während das Licht eingeschaltet wird, wenn der Strahl auf einen anderen Teil der gleichen Polygonfacette fällt. Dieser erweiterte Austastbereich dient zur Erleichterung des Übergangs zwischen zwei sequenziellen vollständigen Rotationen des Polygonscanners.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf das Beispiel in 3, wird der Höhenversteller 340 dem Polygonscanner 350 (der als zweidimensionaler Polygonscanner bekannt ist) vorgelagert positioniert, um die optischen Strahlen vom Relais-Optikmodul 330 zum Polygonscanner 350 zu richten, der wiederum die Strahlen in zwei Dimensionen über den Bildschirm 101 streichen lässt. Bei diesem optischen Zug-Design wird der optische Weg jedes optischen Strahls 120 gefaltet und der Höhenversteller kann näher am Bildschirm 101 als der Polygonscanner 350 in verschiedenen Anordnungen platziert werden.
  • Als Beispiel können der zweidimensionale Polygonscanner 350 und der Höhenversteller 340 an zwei Orten platziert werden, die sich horizontal an einem Mittelpunkt des Bildschirms 101 befinden, und der Höhenversteller 340 ist näher am Bildschirm 101 als der Polygonscanner 350, um die optischen Strahlen 120 in einem spitzen Winkel im Verhältnis zur Rotationsachse des Polygonscanners 350 auf den Polygonscanner 350 zu richten. Der Bildschirm 101 kann hinsichtlich der Rotationsachse des Polygonscanners 350 geneigt sein, um eine symmetrische Bildverzerrung auf dem Bildschirm 101 zu reduzieren. Der Höhenversteller 340 kann sich unterhalb oder oberhalb der vertikalen Position des Polygonscanners 350 befinden.
  • Die vorstehenden Umstände stellen eine typische Bedingung dar, unter der der zweidimensionale Polygonscanner 350 in verschiedenen Systemen, Apparaten und Anwendungen auf der Grundlage der in diesem Dokument beschriebenen Techniken verwendet wird. Um über das Beispiel in 3 oder andere Beispiele in diesem Dokument hinauszugehen, kann das optische Modul innerhalb eines Anzeige-, Druck- oder Bildgebungssystems, das einen zweidimensionalen Polygonscanner auf der Grundlage der in diesem Dokument beschriebenen Techniken implementiert, einen oder mehrere Laser umfassen, um einen oder mehrere Laserstrahlen zu erzeugen, die auf eine Zieloberfläche (z. B. einen Bildschirm in einem Display-System) projiziert werden, und es kann ein dem zweidimensionalen Polygonscanner vorgelagertes optisches Strahlrichtmodul aufweisen, um den einen oder mehrere Laserstrahlen auf den zweidimensionalen Polygonscanner zu richten, der wiederum den einen oder die mehreren vom optischen Strahlrichtmodul erhaltenen Laserstrahlen auf die Zieloberfläche reflektiert. Das optische Strahlrichtmodul befindet sich in einem optischen Weg zwischen dem einen oder mehreren Laser und dem zweidimensionalen Polygonscanner und richtet den einen oder mehrere Laserstrahlen auf den zweidimensionalen Polygonscanner von einer Seite der empfangenden Polygonfacette, die die gleiche Seite ist, auf der sich die Zieloberfläche (z. B. ein Bildschirm) befindet, um einen gefalteten optischen Weg für den optischen Strahl bereitzustellen, der auf die Zieloberfläche gescannt werden soll, während gleichzeitig eine kompakte optische Konfiguration erzielt wird und Platz gespart wird.
  • In den Beispielen in diesem Dokument werden der eine oder mehrere Laseroptikstrahlen vom optischen Strahlrichtmodul auf den zweidimensionalen Polygonscanner in einer Richtung gerichtet, die nicht senkrecht zur Rotationsachse des zweidimensionalen Polygonscanners ist und einen geneigten Winkel hinsichtlich der Rotationsachse aufweist, der von 90 Grad verschieden ist.
  • 7 illustriert diese nicht normale Einfallskonfiguration. Der Einfallsstrahl wird als auf eine geneigte Polygonfacette einfallend gezeigt und wird zur Zieloberfläche hin reflektiert. Der Einfallsstrahl bildet einen Winkel mit der Polygonrotationsachse, der von 90 Grad verschieden ist. Die Orientierung der Polygonrotationsachse hinsichtlich der Bildschirmebene oder der Ebene, in der die Zieloberfläche liegt, kann von System zu System unterschiedlich sein, je nach den Anforderungen eines spezifischen Systems, in dem dieser zweidimensionale Polygonscanner zur Rasterabtastung implementiert wird. Der Bildschirm kann für verschiedene Winkel eingestellt werden und in Bezug auf die Rotationsachse des Polygons in verschiedenen Systemen gedreht oder geschwenkt werden.
  • 8A und 8B zeigen zwei spezifische Beispiele des zweidimensionalen Polygonscanners, der in einer nicht normal einfallenden optischen Konfiguration, die in 7 gezeigt ist, betrieben wird, wo der zweidimensionale Polygonscanner als kreiselartiges Objekt illustriert ist, um die Rotationsachse und die senkrecht zur Rotationsachse stehende Ebene aufzuzeigen. In 8A ist der einfallende, zu scannende Laserstrahl auf das Polygon in einer Ebene gerichtet, in der die Polygonrotationsachse liegt und einen Winkel hinsichtlich der senkrecht zur Rotationsachse des Polygons stehenden Ebene bildet. Der einfallende Strahl befindet sich nicht in der illustrierten, senkrecht zur Polygonrotationsachse stehenden Ebene, aber er schneidet sich mit dieser Ebene. Die Konfiguration in 8B unterscheidet sich darin, dass der einfallende Laserstrahl und die Rotationsachse des Polygons in zwei verschiedenen Ebenen sind, die sich miteinander schneiden. Dieser einfallende Laserstrahl ist auch in eine Ebene gerichtet, die sich von der Ebene unterscheidet, die senkrecht zur Rotationsachse des Polygons steht.
  • Das dem zweidimensionalen Polygonscanner vorgelagerte optische Strahlrichtmodul kann den Höhenversteller, z. B. einen Galvo-Reflektor 340 in 3 oder 480 in 4B, und eine oder mehrere damit verbundene Linsen oder Optik umfassen. 3 und 4B zeigen zwei Beispiele des optischen Strahlrichtmoduls, in denen der Höhenversteller 340 oder 480 eine Komponente des optischen Strahlrichtmoduls ist. Die Steuereinheit des Systems wird zur Steuerung des optischen Strahlrichtmoduls verwendet, um die Richtung des einen oder mehrerer optischer Strahlen auf den zweidimensionalen Polygonscanner und die Rotation des zweidimensionalen Polygonscanners zu synchronisieren. Zum Beispiel kann diese Synchronisation durch die Steuereinheit den Höhenversteller in einer festen Position steuern, um mehrere optische Strahlen an entsprechenden festen Positionen auf der Oberfläche zu platzieren, wenn der Polygonscanner die optischen Strahlen horizontal scannt, um parallele horizontale Zeilen auf der Oberfläche zu erzeugen.
  • 9A zeigt ein Beispiel, in dem der Höhenversteller 340 zwischen dem Bildschirm 101 und dem Polygonscanner 350 in einer Position unter dem Polygonscanner 350 entlang der Polygonrotationsachse platziert ist, was als die vertikale Richtung in diesem Beispiel gezeigt ist. Der Einfallswinkel des Eingangsstrahls ist ein 45-Grad-Einfallswinkel hinsichtlich der Rotationsachse (in diesem Beispiel die vertikale Richtung). 9B zeigt die Randspur des projizierten Bildbereichs auf dem Bildschirm, die keine gerade Zeile und daher verzerrt ist.
  • 10A zeigt die Neigung des Bildschirms im System in 7A in Richtung auf den Polygonscanner um 1,25 Grad, um die Bildverzerrung zu reduzieren. 10B zeigt die Randspur des projizierten Bildbereichs auf dem geneigten Bildschirm, in dem die Verzerrungen innerhalb des Bildschirmbereichs reduziert sind.
  • Als weiteres Beispiel können der Polygonscanner 350 und der Höhenversteller 340 in 3 an zwei Stellen platziert werden, die horizontal voneinander abgesetzt sind, und der Höhenversteller 340 ist näher am Bildschirm 101 als der Polygonscanner 350, um die optischen Strahlen 120 zum Polygonscanner 350 zu richten. Der Höhenversteller 340 und der Polygonscanner 350 können auf der gleichen Höhe sein, um den einfallenden Strahl in einer Seitenzuführungsanordnung vom Höhenversteller 340 zum Polygonscanner 350 zu richten.
  • 11A zeigt ein Beispiel der Seitenzuführungsanordnung mit einem 45-Grad-Einfallswinkel vom Höhenversteller zum Polygonscanner auf der gleichen horizontalen Ebene. 11B zeigt die Randspur des projizierten Bildbereichs auf dem Bildschirm, in dem die Verzerrungen vorliegen. 12A zeigt die Neigung des Bildschirms um eine vertikale Achse, um der Verzerrung entgegenzuwirken, die durch die Seitenzuführungsanordnung verursacht wird, um die Verzerrungen zu reduzieren (12B).
  • In den vorstehenden Beispielen wird der Höhenversteller verwendet, um die vertikale Position jedes Strahls während eines horizontalen Abtastvorgangs durch den Polygonscanner an einer festen vertikalen Position auf dem Bildschirm zu halten und um während einer Austastperiode vertikale Positionen von parallelen horizontalen Zeilen in einer Gruppe relativ zu vertikalen Positionen von parallelen horizontalen Zeilen in einer anderen Gruppe, die nach der vorherigen Gruppe auf dem Bildschirm erzeugt wird, anzupassen. Diese vertikale Anpassung kann verwendet werden, um zwei oder mehr Bildfelder zu verschränken, um vollständige Frames mit der Anzahl der horizontalen Zeilen zu bilden, die gleich der Summe der verschränkten Bildfelder ist.
  • Die Verschränkung zweier Bildfelder ist im Beispielen 1B illustriert. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Zeilen auf dem Bildschirm, die durch Reflexion von Strahlen von einer einzigen Polygonfacette erzeugt werden, kann auf (P – 1) gesetzt werden, wobei P die Anzahl der zu verschränkenden Felder und eine Ganzzahl nicht unter 2 ist. Daher kann der Abstand zwischen den Abtastzeilen auf dem Bildschirm, die durch zwei benachbarte, von einer Polygonfacette reflektierte Laserstrahlen gebildet werden, eine horizontale Zeile zur Verschränkung von zwei Feldern und zwei horizontale Zeilen zur Verschränkung von drei Feldern sein.
  • Außerdem kann der Höhenversteller verwendet werden, um zwei oder mehr verschiedene Bildfelder entlang der vertikalen schrittweisen Bewegungsrichtung zu stapeln, um ein Vollbild zu bilden. Die Steuereinheit ist zur Steuerung des Höhenverstellers konfiguriert, um die optischen Strahlen über ein erstes Oberflächensegment an einer ersten festen Position des Höhenverstellers in einer vollständigen Rotation des Polygonscanners zu scannen, und um die optischen Strahlen über ein zweites Oberflächensegment zu scannen, das vom ersten Oberflächensegment vertikal verschoben ist und nicht mit dem ersten Oberflächensegment überlappt, wenn der Höhenversteller sich an einer zweiten festen Position in einer anschließenden vollständigen Rotation des Polygonscanners befindet.
  • 13 zeigt ein Beispiel dieses Betriebsmodus des Höhenverstellers. In diesem Beispiel erzeugt eine vollständige Rotation des Polygons Feld 1 mit N × M parallelen horizontalen Zeilen, wie gezeigt. Als Nächstes wird der Höhenversteller während einer Austastzeit vor der nächsten Abtastung für Feld 2 betrieben, um die vertikalen Positionen der Strahlen zu verschieben, um das Feld 2 unter dem Feld 1 zu erzeugen. Am Ende dieser Austastzeit wird das Licht der Strahlen eingeschaltet, um dem Polygonscanner zu ermöglichen, N × M parallele horizontale Zeilen für das Feld 2 zu projizieren. Dieser Vorgang ermöglicht die Erzeugung eines Bildes mit 2 × N × M horizontalen Zeilen auf dem Bildschirm.
  • In tatsächlichen Implementierungen des hier beschriebenen zweidimensionalen Abtastpolygons kann jede Facette von einem erwünschten Neigungswinkel gemäß Auslegung aufgrund von Ungenauigkeit in der Herstellung oder anderen Faktoren abweichen. Diese Abweichung des Facettenneigungswinkels ist ein Fehler und kann Fehler in den vertikalen Positionen verschiedener horizontaler Zeilen verursachen, die von verschiedenen Facetten des Polygonscanners gescannt werden. Dieser Facettenwinkelfehler kann die Bildqualität auf dem Bildschirm herabsetzen.
  • Ein Polygonscanner kann mit einer hohen Präzision entwickelt und hergestellt werden, um den Facettenwinkelfehler auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Polygone mit geringen Facettenwinkelfehlern können jedoch teuer sein. Zur Kostensenkung kann ein Mechanismus zur Korrektur eines Facettenwinkelfehlers in so einem System implementiert werden, um die bekannten Facettenwinkelfehler eines installierten Polygonscanners zu korrigieren. Die Implementierung dieses Korrekturmechanismus ermöglicht die Verwendung von relativ preisgünstigen Polygonen mit Facettenwinkelfehlern ohne eine Beeinträchtigung der Anzeigeleistung. Außerdem können sich die Ausrichtungen der Facetten eines Polygonscanners im Laufe der Zeit aufgrund verschiedener Faktoren ändern, z. B. Temperaturänderungen und anderer Umweltfaktoren (z. B. Luftfeuchtigkeit), Altern des in einem Polygonscanner verwendeten Materials im Lauf der Zeit u. a. Des Weiteren kann ein Polygonscanner in einem System aufgrund von Fehlfunktion oder Versagen des ursprünglichen Polygons durch einen anderen Polygonscanner ersetzt werden, und dieser Ersatz kann die Facettenwinkelfehler ändern, weil zwei verschiedene Polygone oft verschiedene Facettenwinkelfehler haben. Um angesichts von Variationen von Facettenwinkelfehlern eine hohe Bildqualität zu erhalten, kann der Mechanismus zur Korrektur des Facettenwinkelfehlers daher so ausgelegt sein, dass er einstellbare Korrekturen der Facettenwinkelfehler bereitstellt, um verschiedenen, mit den verschiedenen Facettenwinkeln und Variationen der Facettenwinkelfehler von Facetten verbundenen Fehlern entgegenzuwirken.
  • Zum Beispiel kann der Höhenversteller verwendet werden, um eine Anpassung an seine vertikale Ausrichtung aufgrund eines bekannten Facettenwinkelfehlers für eine spezifische Polygonfacette vorzunehmen, um die Wirkung des bekannten Fehlers zu korrigieren. Die Facettenwinkelfehler können gemessen und in einer Nachschlagetabelle gespeichert werden. Wenn ein Facettenwinkelfehler sich mit der Temperatur, Luftfeuchtigkeit und anderen Faktoren nicht signifikant ändert, kann diese Nachschlagetabelle-Methode ohne das Servo-Feedback auf der Grundlage einer gemessenen vertikalen Strahlposition unter Verwendung der oben beschriebenen vertikalen Referenzmarkierung ausreichen. In der Implementierung benötigt die Feedback-Kontrolle die Identifikation der Polygonfacette, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt eine Zeile scannt, und kann dann den entsprechenden Facettenwinkelfehlerwert für diese Polygonfacette aus der Nachschlagetabelle abrufen. Die Identifikation der aktuellen Polygonfacette kann durch einen Facettennummernsensor am Polygon bestimmt werden.
  • Beim Betrieb wird die vorstehende Facettenwinkelkorrektur auf der Grundlage der Einstellung des Höhenverstellers aktiviert und während der Lichtausschaltungsperiode beim Übergang von einer Facette zur nächsten Facette angewandt. Das Abtast-Steuermodul im System verwendet die Facettenidentifikationsnummer der nächsten Facette, um den Facettenwinkelfehler aus der gespeicherten Nachschlagetabelle nachzuschlagen und abzurufen, und wendet die Korrektur auf die vertikale Ausrichtung des vertikalen Scanners an, um dem abgerufenen Fehler entgegenzuwirken. Nach dieser Korrektur beginnt die Abtastung mit der anschließenden Facette. Dieser Prozess wird bei jeder Lichtabschaltungsperiode ausgeführt.
  • Der Höhenversteller kann betrieben werden, um einfach die vorstehende Facettenwinkelkorrektur auf der Grundlage der Einstellung des Höhenverstellers während der Lichtabschaltungsperiode und während des Übergangs von einer Facette zu einer nächsten Facette ohne Durchführung der Verschränkung und der Stapelung verschiedener Bildfelder bereitzustellen. In diesem Design umfasst der volle Frame der zweidimensionalen Abtastung durch das Polygon N × M horizontale Abtastzeilen.
  • Die vorstehenden Techniken und Designs zur Verwendung eines zweidimensionalen Polygonscanners und eines Höhenverstellers können in verschiedenen anderen Abtaststrahlsystemen als den in den vorstehenden Beispielen beschriebenen Anzeigesystemen implementiert werden. Zum Beispiel können die vorliegenden Abtastsysteme auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners in optischen Systemen verwendet werden, die Abtaststrahlen zur Erzeugung von optischen Muster verwenden. Zum Beispiel können Laserdrucksysteme die vorliegenden Abtastsysteme verwenden, in denen der Bildschirm durch ein Druckmedium ersetzt wird (z. B. Papier, Stoff oder eine Druckplatte). Das Druckmedium wird verwendet, um den einen oder mehrere Laserabtaststrahlen zu empfangen, die die auf dem Druckmedium abzubildenden Bilder transportieren. Die vom Licht transportierten Bilder können auf dem Druckmedium auf der Grundlage von verschiedenen Fotoeffekten, z. B. fotomechanischen, fotochemischen oder Lasergravurverfahren, ausgebildet werden. Das Druckmedium kann eine Druckplatte sein, die dann zum Transfer der Bilder auf Papier oder andere Druckmaterialien verwendet wird. Die Laser im Laserarray können durch Laser, z. B. Diodenlaser, implementiert werden, die mit einer für den Laserdruckvorgang auf dem Druckmedium angemessenen Wellenlänge emittieren. Ein spezifisches Beispiel sind Drucksysteme, die Maskenmuster auf der Grundlage von Laserscans erzeugen, bei denen schnelle Drehungen wünschenswert sind. Dieser Druck kann die Maskenerstellung überflüssig machen.
  • In manchen Rasterabtastsystemen kann ein Laserarray mehrerer Laser relativ zum zweidimensionalen Polygon installiert werden, um Laserstrahlausgaben der Laser in geneigten Winkeln zu jeder Facette des Polygons mit einem von 90 Grad verschiedenen Einfallswinkel im Verhältnis zur Rotationsachse des Polygons zu richten. Die mehreren Laserstrahlen werden direkt auf eine gemeinsame Facette gerichtet, die die Strahlen auf die Zieloberfläche reflektiert, ohne dass ein Strahlrichtmodul zwischen dem Laserarray und dem Polygon angeordnet ist. 14 zeigt ein Beispiel, bei dem drei Laserstrahlen, die von Laser im Laserarray 1410 erzeugt wurden, durch das Polygon 1420 auf eine Zieloberfläche 1401 gerichtet werden. Verschiedene Facetten des Polygons 1420 sind hinsichtlich der Rotationsachse in verschiedenen Winkeln geneigt, so dass die Strahlpositionen auf der Zieloberfläche 1401 geändert werden, da verschiedene Facetten des Polygons 1420 vorhanden sind, um die Strahlen auszurichten. Die Anzahl der Laser im Laserarray 1420 wird so ausgewählt, um eine ausreichende Anzahl von Zeilen auf der Zieloberfläche 1401 bereitzustellen, und eine vollständige Rotation des Polygons 1420 erzeugt einen vollständigen Frame, ohne dass die Strahleinfallswinkel zum Polygon 1420 eingestellt werden.
  • Obwohl dieses Dokument viele spezifische Angaben enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfang der Erfindung oder der Ansprüche ausgelegt werden, sondern als Beschreibungen von Merkmalen, die für spezielle Ausführungsformen der Erfindung spezifisch sind. Manche Merkmale, die in diesem Dokument im Kontext von getrennten Ausführungsformen beschrieben werden, können auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform implementiert werden. Umgekehrt können verschiedene Merkmale, die im Kontext einer einzigen Ausführungsform beschrieben werden, auch in mehreren Ausführungsformen getrennt oder in jeder geeigneten Unterkombination implementiert werden. Des Weiteren können – obwohl Merkmale möglicherweise so beschrieben werden, als dass sie in bestimmten Kombinationen funktionieren und sogar anfänglich als solche beansprucht werden – ein oder mehrere Merkmale einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination herausgenommen werden und die beanspruchte Kombination kann in einer Unterkombination oder einer Variation einer Unterkombination angewendet werden.
  • Nur einige Implementierungen werden offen gelegt. Es versteht sich jedoch, dass Variationen, Verbesserungen und andere Implementierungen auf der Grundlage dessen, was in diesem Dokument beschrieben und illustriert ist, vorgenommen werden können.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Abtaststrahlsysteme auf der Grundlage eines zweidimensionalen Polygonscanners mit verschiedenen reflektierenden Polygonfacetten, die in verschiedenen Neigungsfacettenwinkeln geneigt sind, zur Verwendung von Rotationen des Polygonscanners zum Scannen von einem oder mehreren optischen Strahlen sowohl horizontal als auch vertikal auf eine Oberfläche, die ein Anzeigebildschirm oder eine Druckoberfläche sein kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2007/095329 [0046]
    • WO 2007/050662 [0050]
    • US 2007-0206258 A1 [0050]

Claims (30)

  1. Ein Abtaststrahlsystem, bestehend aus: einem optischen Modul, das eine Vielzahl von optischen Strahlen zu erzeugen vermag, die so moduliert werden, dass sie Bilder mit sich rühren, um über eine Oberfläche zu scannen und die Bilder auf der Oberfläche aufgrund eines zweidimensionalen Abtastmuster zu erzeugen, wobei das optische Modul umfasst: einen Polygonscanner, der in optischen Wegen der optischen Strahlen positioniert ist und eine Rotationsachse umfasst, um die der Polygonscanner rotiert, um die optischen Strahlen horizontal auf die Oberfläche zu scannen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen und die eine Vielzahl von reflektierenden Polygonfacetten umfassen, die hinsichtlich der Rotationsachse jeweils in verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um die optischen Strahlen horizontal in jeweils verschiedenen vertikalen Positionen auf die Oberfläche zu scannen; einen Höhenversteller, der in die optischen Wege der optischen Strahlen platziert wird, um vertikale Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche zu steuern und anzupassen; und eine Steuereinheit, die den Höhenversteller in einer festen Position steuert, um die optischen Strahlen an jeweiligen feststehenden vertikalen Positionen auf der Oberfläche zu platzieren, wenn der Polygonscanner die optischen Strahlen horizontal scannt, um parallele Zeilen auf der Oberfläche zu erzeugen.
  2. Das System in Anspruch 1, wobei: die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Licht der optischen Strahlen während einer Austastperiode ausschaltet, wenn Positionen der optischen Strahlen in der Nähe oder an der Grenze zwischen zwei Polygonfacetten sind, wobei die Austastperiode einer Dauer entspricht, wenn jeder optische Strahl innerhalb eines Bereichs in der Nähe des Rands der Facette um eine Dimension weniger als eine Strahlbreite jedes optischen Strahls entlang der horizontalen Richtung positioniert ist.
  3. Das System in Anspruch 1, bestehend aus: einem Bildschirm, der die Oberfläche bereitstellt, auf der die Bilder angezeigt werden, und der parallele fluoreszente Streifen umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Richtung verlaufen, um Licht der optischen Strahlen zu absorbieren, um so sichtbares Licht zu emittieren, das die Bilder erzeugt.
  4. Das System in Anspruch 1, wobei: das zweidimensionale Abtastmuster ein verschränktes Muster ist, um eine Full-Frame-Anzeige zu bilden, indem zwei oder mehr verschiedene Muster horizontaler Zeilen verschränkt werden, die durch zwei oder mehr verschiedene sequenzielle vollständige Rotationen des Polygonscanners in jeweils verschiedenen vertikalen Positionen des Höhenverstellers erzeugt werden.
  5. Das System in Anspruch 4, wobei: die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Licht der optischen Strahlen für eine Austastperiode ausschaltet, die gleich einer Zeitdauer ist, in der der Höhenversteller einen vertikalen Winkel einstellen kann, um von der Projektion eines Musters horizontaler Zeilen zur Projektion eines anderen verschränkten Musters horizontaler Zeilen zu wechseln.
  6. Das System in Anspruch 1, wobei: das optische Modul einen vertikalen Winkel des Höhenverstellers steuert, wenn eine reflektierende Polygonfacette die optischen Strahlen scannt, um einen Fehler in vertikalen Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche zu reduzieren, der durch eine Abweichung des Facettenneigungswinkels der reflektierenden Polygonfacette von einem gewünschten, für die reflektierende Polygonfacette bestimmten Facettenneigungswinkel verursacht wird.
  7. Das System in Anspruch 1, wobei: der Höhenversteller dem Polygonscanner vorgelagert ist, um die optischen Strahlen auf den Polygonscanner zu richten.
  8. Das System in Anspruch 7, wobei: der Polygonscanner und der Höhenversteller an zwei Orten platziert werden, die horizontal an einem Mittelpunkt der Oberfläche sind, und der Höhenversteller näher an der Oberfläche als der Polygonscanner ist, um die optischen Strahlen in einem spitzen Winkel hinsichtlich der Rotationsachse des Polygonscanners auf den Polygonscanner zu richten.
  9. Das System in Anspruch 8, wobei: die Oberfläche hinsichtlich der Rotationsachse des Polygonscanners geneigt ist.
  10. Das System in Anspruch 1, wobei: die Steuereinheit zur Steuerung des Höhenverstellers konfiguriert ist, um die optischen Strahlen über ein erstes Oberflächensegment an einer ersten festen Position des Höhenverstellers in einer vollständigen Rotation des Polygonscanners zu scannen, und um die optischen Strahlen über ein zweites Oberflächensegment zu scannen, das vertikal vom ersten Oberflächensegment verschoben ist und nicht mit dem ersten Oberflächensegment überlappt, wenn der Höhenversteller sich an einer zweiten festen Position in einer anschließenden vollständigen Rotation des Polygonscanners befindet.
  11. Ein Abtaststrahlsystem, bestehend aus: einem optischen Modul, das eine Vielzahl von optischen Strahlen zu erzeugen vermag, die so moduliert werden, dass sie Bilder mit sich führen, um über eine Oberfläche zu scannen und die Bilder auf der Oberfläche zu erzeugen, wobei das optische Modul besteht aus: einem Polygonscanner, der in optischen Wegen der optischen Strahlen positioniert ist und eine Rotationsachse umfasst, um die der Polygonscanner rotiert, um die optischen Strahlen horizontal auf die Oberfläche zu scannen, und eine Vielzahl von Polygonfacetten umfasst, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen, und die das Licht der optischen Strahlen zu reflektieren vermögen, wobei die Polygonfacetten hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Neigungswinkeln geneigt sind, um die optischen Strahlen horizontal in jeweils verschiedenen vertikalen Positionen auf die Oberfläche zu scannen, einem Höhenversteller, der in die optischen Wege der optischen Strahlen platziert wird und der vertikale Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche steuert und anpasst; und einem Abtaststeuermechanismus zur Synchronisierung des Höhenverstellers mit dem Polygonscanner, um vertikale Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche anzupassen, um einen Frame sequenzieller Gruppen von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf der Oberfläche, die jeweils von den Polygonfacetten erzeugt wurden, und zwar jeweils eine Gruppe pro Polygonfacette, in einer vollen Rotation des Polygonscanners mit einem anschließenden Frame einer sequenziellen Gruppe von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf der Oberfläche, die jeweils von den Polygonfacetten erzeugt wird, und zwar eine Gruppe pro Polygonfacette, in einer sofort anschließenden vollständigen Rotation des Polygonscanners räumlich zu verflechten.
  12. Das System in Anspruch 11, bestehend aus: einem Bildschirm, der die Oberfläche bereitstellt, auf der das Bild angezeigt wird, und der parallele fluoreszente Streifen umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zur horizontalen Richtung verlaufen, um Licht der optischen Strahlen zu absorbieren, um so sichtbares Licht zu emittieren, das die Bilder erzeugt.
  13. Das System in Anspruch 11, wobei: mindestens eine reflektierende Polygonfacette des Polygonscanners eine bekannte Abweichung im Facettenneigungswinkel von einem gewünschten Facettenneigungswinkel aufweist; und der Abtaststeuermechanismus einen vertikalen Winkel des Höhenverstellers steuert, wenn die reflektierende Polygonfacette mit der bekannten Abweichung im Facettenneigungswinkel die optischen Strahlen scannt, um einen vertikalen Winkel jedes der optischen Strahlen zu versetzen, um so einen Fehler in vertikalen Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche zu reduzieren, der durch die bekannte Abweichung der reflektierenden Polygonfacette verursacht wird.
  14. Das System in Anspruch 11, wobei: der Höhenversteller dem Polygonscanner vorgelagert ist, um die optischen Strahlen auf den Polygonscanner zu richten.
  15. Das System in Anspruch 14, wobei: der Polygonscanner und der Höhenversteller an zwei Orten platziert werden, die horizontal an einem Mittelpunkt der Oberfläche sind, und der vertikale Scanner dichter an der Oberfläche als der Polygonscanner ist, um die optischen Strahlen in einem spitzen Winkel hinsichtlich der Rotationsachse des Polygonscanners auf den Polygonscanner zu richten.
  16. Das System in Anspruch 15, wobei: die Oberfläche hinsichtlich der Rotationsachse des Polygonscanners geneigt ist.
  17. Eine Methode zum Scannen von optischen Strahlen in einem Abtaststrahlsystem, bestehend aus: der Erzeugung einer Vielzahl von optischen Strahlen, die zum Transport von Bildern moduliert sind, um über eine Oberfläche zu streichen, um so die Bilder auf der Oberfläche zu erzeugen, Verwendung eines Polygonscanners, der in optischen Wegen der optischen Strahlen positioniert ist, der eine Rotationsachse, um die der Polygonscanner rotiert, und eine Vielzahl von Polygonfacetten umfasst, die so dimensioniert sind, dass sie die optischen Strahlen gleichzeitig empfangen, und die das Licht der optischen Strahlen zu reflektieren vermögen, um die optischen Strahlen horizontal auf die Oberfläche zu scannen, wobei die Polygonfacetten hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Neigungswinkeln geneigt sind, um die optischen Strahlen horizontal in jeweils verschiedenen vertikalen Positionen auf die Oberfläche zu scannen, um einen Frame sequenzieller Gruppen von gleichzeitigen horizontalen Abtastzeilen auf der Oberfläche, die von den Polygonfacetten jeweils erzeugt wird, und zwar eine Gruppe pro Polygonfacette, in einer vollen Rotation des Polygonscanners zu erzeugen; und Halten einer vertikalen Position jedes optischen Strahls in einer festen Position, wenn jeder optische Strahl horizontal auf die Oberfläche gescannt wird und das Licht jedes optischen Strahls auf die Oberfläche projiziert wird, ohne dass jeder optische Strahl entlang der vertikalen Richtung gescannt wird.
  18. Die Methode in Anspruch 17, bestehend aus: der Verwendung eines Höhenverstellers in den optischen Wegen der optischen Strahlen zur Steuerung der vertikalen Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche und zur Einstellung vertikaler Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche, um horizontale Abtastzeilen in einem Frame, der in einer vollen Rotation des Polygonscanners erzeugt wird, mit horizontalen Abtastzeilen eines anschließenden Frames, der in einer sofort anschließenden vollen Rotation des Polygonscanners erzeugt wird, räumlich zu verschieben.
  19. Die Methode in Anspruch 17, bestehend aus: der Steuerung eines vertikalen Winkels des Höhenverstellers, wenn eine reflektierende Polygonfacette die optischen Strahlen scannt, um einen Fehler in vertikalen Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche zu reduzieren, der durch eine Abweichung des Facettenneigungswinkels der reflektierenden Polygonfacette von einem gewünschten, für die reflektierende Polygonfacette bestimmten Facettenneigungswinkel verursacht wird.
  20. Die Methode in Anspruch 17, bestehend aus: Verwendung eines Höhenverstellers in den optischen Wegen der optischen Strahlen, um vertikale Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche zu steuern; und Steuerung der optischen Strahlen, so dass sie kein Licht der optischen Strahlen auf die Oberfläche in einer Zeit richten, in der der vertikale Scanner seine vertikale Position zwischen einer vollständigen Rotation des Polygonscanners und einer sofortigen anschließenden vollen Rotation des Polygonscanners anpasst.
  21. Ein Abtaststrahlsystem, bestehend aus: einem optischen Modul, das einen oder mehrere optische Strahlen zu erzeugen vermag, um basierend auf einem zweidimensionalen Abtastmuster über eine Oberfläche zu streichen, wobei das optische Modul umfasst: einen zweidimensionalen Polygonscanner, der in einem oder mehreren optischen Wegen des einen oder mehrerer optischer Strahlen positioniert ist und eine Rotationsachse umfasst, um die der zweidimensionale Polygonscanner rotiert, um den einen oder mehrere optische Strahlen entlang einer ersten Richtung auf der Oberfläche zu scannen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten umfasst, die so dimensioniert sind, dass sie gleichzeitig den einen oder mehrere optische Strahlen empfangen und hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um den einen oder mehrere optische Strahlen entlang der ersten Richtung in verschiedenen Positionen entlang einer zweiten Richtung zu scannen, die zur ersten Richtung auf der Oberfläche jeweils senkrecht ist; ein optisches Strahlrichtmodul, das in einem oder mehreren optischen Wegen des einen oder mehrerer optischer Strahlen dem zweidimensionalen Polygonscanner vorgelagert ist, um den einen oder mehrere optische Strahlen zum zweidimensionalen Polygonscanner in einer oder mehreren jeweiligen Einfallsrichtungen, die nicht zur Rotationsachse senkrecht sind, zu richten.
  22. Das System in Anspruch 21, wobei: das optische Strahlrichtmodul relativ zum zweidimensionalen Scanner positioniert ist, um einen optischen Strahl in eine Ebene zu richten, die von einer Ebene verschieden ist, in der die Rotationsachse des zweidimensionalen Polygonscanners liegt.
  23. Das System in Anspruch 21, wobei: das optische Strahlrichtmodul relativ zum zweidimensionalen Polygonscanner positioniert ist, um einen optischen Strahl in eine Ebene zu richten, in der die Rotationsachse des zweidimensionalen Polygonscanners liegt.
  24. Das System in Anspruch 21, bestehend aus: einer Steuereinheit, die das optische Strahlrichtmodul steuert, um die Richtung des einen oder mehrerer optischer Strahlen auf den zweidimensionalen Polygonscanner und die Rotation des zweidimensionalen Polygonscanners zu synchronisieren.
  25. Das System in Anspruch 24, wobei: das optische Strahlrichtmodul einen Strahleinsteller umfasst, der in die optischen Wege der optischen Strahlen platziert ist, um Positionen der optischen Strahlen auf der Oberfläche entlang der zweiten Richtung zu steuern und anzupassen; und die Steuereinheit den Strahleinsteller an einer festen Position steuert, um die optischen Strahlen an jeweiligen festen Positionen auf der Oberfläche entlang der zweiten Richtung zu platzieren, wenn der zweidimensionale Polygonscanner die optischen Strahlen horizontal scannt, um parallele horizontale Zeilen auf der Oberfläche zu erzeugen.
  26. Das System in Anspruch 25, wobei: das zweidimensionale Abtastmuster ein verschränktes Muster ist, um eine Full-Frame-Anzeige zu bilden, und zwar durch Verschränkung von zwei oder mehr verschiedenen Muster horizontaler Zeilen, die durch eine oder mehrere verschiedene sequenzielle vollständige Rotationen des Polygonscanners an jeweils verschiedenen vertikalen Positionen des Höhenverstellers erzeugt werden.
  27. Das System in Anspruch 26, wobei: die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Licht der optischen Strahlen für eine Austastperiode ausschaltet, die gleich einer Zeitdauer ist, in der der Strahleinsteller einen Winkel hinsichtlich einer Strahlposition auf der zweiten Richtung einstellen kann, um von der Projektion eines Abtastzeilenmusters entlang der ersten Richtung zur Projektion eines anderen verschränkten Abtastzeilenmusters entlang der ersten Richtung zu wechseln.
  28. Das System in Anspruch 24, wobei: die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Licht der optischen Strahlen während einer Austastperiode abschaltet, wenn Positionen der optischen Strahlen in der Nähe und an der Grenze zwischen zwei Polygonfacetten sind, wobei die Austastperiode einer Zeitdauer entspricht, in der jeder optische Strahl innerhalb eines Bereichs in der Nähe des Rands der Facette um eine Dimension weniger als eine Strahlbreite jedes optischen Wegs entlang der ersten Richtung positioniert ist.
  29. Das System in Anspruch 24, bestehend aus: einem Bildschirm, der die Oberfläche bereitstellt, auf der die Bilder angezeigt werden und der parallele fluoreszente Streifen umfasst, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Richtung sind, um das Licht der optischen Strahlen zu absorbieren, um sichtbares Licht zu emittieren, das die Bilder erzeugt.
  30. Ein Abtaststrahlsystem, bestehend aus: einem optischen Modul, das einen oder mehrere optische Strahlen zu erzeugen vermag, um damit in einem zweidimensionalen Abtastmuster über eine Oberfläche zu streichen, wobei das optische Modul umfasst: ein Laserarray, das eine Vielzahl von Laser umfasst, die Laserstrahlen erzeugen; und einen zweidimensionalen Polygonscanner, der in optischen Wegen der Laserstrahlen positioniert ist und eine Rotationsachse umfasst, um die der zweidimensionale Polygonscanner rotiert, um die Laserstrahlen entlang einer ersten Richtung auf der Oberfläche zu scannen, sowie eine Vielzahl von Polygonfacetten umfasst, die so dimensioniert sind, dass sie die Laserstrahlen gleichzeitig empfangen, und die hinsichtlich der Rotationsachse in jeweils verschiedenen Facettenneigungswinkeln geneigt sind, um die Laserstrahlen entlang der ersten Richtung an verschiedenen Positionen entlang einer zweiten, zur ersten Richtung senkrechten Richtung auf der Oberfläche zu scannen, wobei das Laserarray dem zweidimensionalen Polygonscanner vorgelagert und strukturiert und positioniert ist, um die Laserstrahlen auf den zweidimensionalen Polygonscanner in jeweiligen Einfallsrichtungen zu richten, die nicht zur Rotationsachse des zweidimensionalen Polygonscanners senkrecht sind.
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