CN1107419C - 用于显示图象的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于在一个荧幕(2)上显示图象的设备，具有一个发射激光束(5)的激光器(4、42、44、46)，一个用于偏转该激光束(5)的偏转装置(8、9、47)和一个成象装置(1)，该成象装置与一个用于控制激光的控制装置(48)及偏转装置(8、9、47)相联。成象装置(1)可转换到两种工作方式，其中的第一种工作方式是用于放映的正常工作方式，第二种工作方式是这样的一种工作方式，在该工作方式中，激光辐射对处于激光(4、42、44、46)可达范围(14)内的人(16)是无害的，并且设有一个具有至少一个传感器(22、24、26、60、72、74、76、78、84、90)的安全电路，通过该传感器，可探测一个在成象装置(1)和荧幕(2)之间比激光可达范围(14)更大的受监视范围(17)内是否有目标存在，其中，在有目标存在的情况下，借助安全电路，成象装置(1)可转换到第二工作方式。

Description

用于显示图象的设备

本发明涉及一种用于在一个荧幕上显示图象的设备，具有一个发射激光束的激光器、一个用于偏转该激光束的偏转装置和一个成象装置，该成象装置与一个用于控制激光的控制装置及偏转装置相联。

在放映领域内，产生光效应的成象装置越来越多地被用于在室内和在露天进行的娱乐活动和信息传递。此外，激光电视的开发也在进行中，在激光电视中，激光器同样用于成象。

在这些应用场合中，激光器的有效辐射处于可见的光谱范围内，并且需要若干瓦的平均功率，因此，激光可达的空间范围是对人体健康有害的。在入射投影时，情况尤其如此，届时，观众可处在成象装置和荧幕之间。如果会有人直接进入投影用激光可达的范围内，就会出现危害。如果由于电影放映机出现故障，譬如偏转装置停止运行，而使投影用激光直接对着一个观众，则该危害可变得特别严重。

在背面投影时，在观众和激光装置之间一般隔有一个荧幕，在这种情况下，虽然整个激光投影系统处在一个封闭的壳体内，但仍不能杜绝安全风险。譬如，一个维修技工须打开壳体并且为了进行微调会观看图象，这时就可能出现其部分身体进入激光可达范围的情况。

在某些国家，为这些在其使用时观众有可能进入激光扫到的空间范围的放映用激光器制订了安全装置标准。但在这方面所制订的标准并没超过简单的安全规定，如规定设有一个用于在打开壳体时的钥匙开关或设有一个紧急开关。此外，还有规范，这些规范规定，在进行激光放映时，可不让激光束意外地扫到观众席.尽管在遵守这些规范的情况下，对观众的危害仍然很大，据此，须为本文开头所述的图象显示设备提供更大的安全性。

而其它的技术领域也公开了安全装置。如US 5221977建议，通过采用光谱选择装置只屏蔽确定的波长并为此采用全息元件。但其缺点在于，在所述类型的成象装置中，在这些波长中的、应达到观众眼睛的信息被滤除。

其它的安全装置，设有用于在确定没有来自从激光朝向的范围内的、明确的背射的情况下关断激光器或减少光输出功率的装置。譬如在DE 3340427Al和WO 9428972中描述了这种安全装置。特别是WO9428972描述了一种安全装置，在该安全装置中，在用于医疗用途时，当待辐射的人体部分遮盖住激光器，使其不照射人体的其它部分时，激光器才应是可接通的。就是说，当譬如一个待辐射的手指封住激光束的出口时，激光器才被接通。

这种安全系统不能用于本文开头所述的现有技术的成象设备，因为在成象设备中，激光必须为观众所见。如前所述，标准委员会的专业人员没有指明避免观众偶然进入被激光扫到的危险范围的可能性。

发明的任务在于提供一种本文开头所述类型的设备，其中，满足了在保护处于成象用放映激光束的危险区域内人方面所提出的、高的安全要求。

从同类型的现有技术出发，解决以上任务的技术方案在于，成象装置可能换到两种工作方式，其中的第一种工作方式是用于放映的正常工作方式，第二种工作方式是这样的一种工作方式，在该工作方式中，激光辐射对处于激光可达范围内的人是无害的，并且设有一个具有至少一个传感器的安全电路，通过该传感器，可探测在一个在成象装置和荧幕之间比激光可达范围更大的范围内是否有目标存在，其中，在有目标存在的情况下，借助安全电路，成象装置可转换到第二工作方式。

通过该措施，首次可使具有激光器的电视放映系统有很高的安全水平。其中，执行程序却与本文开头所述的医疗用激光器的执行程序恰恰相反，在激光器用作医疗用途时，在譬如一个传感器没探测出一个物体的情况下，激光装置在一个没有危险的状态下工作。而发明的传感器则用于，在一个人处于受探测的范围内的情况下把激光器转换到一个安全的工作方式。因此，本发明与现有技术的差别很大。

在最简单的情况下，转换到对人无害的所述第二工作方式也可意味着关断放映激光器，而由于偏转装置也是可经由成象装置控制的，所以，在第二工作方式中，激光器可在激光通过偏转装置被导入受保护的人所在的范围内时才被消隐。这譬如为维修开辟了可能性，即在或许进行的维修作业中激光器的外壳虽已打开，但仍可观看图象并且激光只在人身部分所进入的激光可达的那部分范围中被消除。其间，维修技工觉察到以图象中的阴影为表现形式的人身部分并被警告须更小心地工作。

按照发明，可保障每个物体，譬如一个处于成象装置和荧幕之间的受监视范围内的或进入该范围的人基于该人自己的或一个由该人反射的电磁辐射或从该人出发的声信号，通过传感器被自动觉察。在这种情况下，传感器可经由成象装置马上影响激光器，使对该人的危害得以杜绝。其保障措施在于，激光器的功率在几毫秒内被减至零或被转换到安全的范围内。与标准委员会所推荐的紧急开关或安全电路相比，如此短的转换时间是一巨大优点。在标准委员会所推荐的安全装置中，在譬如应用紧急开关的情况下，基于紧急开关操纵人员的反应时间，转换时间要高达几秒钟。在应用大功率的激光器的情况下，虽然有紧急开关，但风险仍然很大。

通过因发明而做到的、短的转换时间，大大地减少了这种风险。

发明的另一优点在于，在不限制用激光辐射传递信息内容的情况下，满足了对安全提出的要求。其它的优点在于，用传感器接收的信号，譬如在放映之前，可识别荧幕的均匀性并且可避免通过不均匀性或高反射性物体把激光束或许意外地反射到人身上。

在标准规范中规定，在放映用激光器的安全方面须注意的是，在激光可达的范围内不要放置反射性物体，因为这些物体可把激光意外地反射到确定的空间范围。

而按照发明，也可识别出反射性物体，因为传感器一概是为探测物体设计的。因此，意外的反射可得以避免。就此而言，传感器信息特别是可用于监视放映用激光束，使其只射到荧幕上并据此限定其空间伸展范围。

在发明的一个优选的实施例中，受监视的范围是由激光。可达的范围和一个边部范围合成的，设置该边部范围的目的在于即时地探测朝危险范围运动的目标。

如前所述，短的转换时间对最大限度地减少危险是极其重要。由于通过该实施形式可早期探测出朝激光可达的范围运动的目标，所以激光器可在射到处于激光可达范围内的人之前的一段时间内被转换到安全的范围内。然后，激光器足够快地被关断，使进入激光可达范围内的人根本受不到激光辐射。

在发明的另一优选的实施形式中，边部范围的沿激光的每个通过偏转装置给定的偏转方向的大小取决于探测方法、反应时间、图象的尺寸和目标的进入速度。特别是在电视放映技术中，其大小为10％被证明是有利的。在其间激光束偶然地会射到一个或许进入受监视范围内的人的最快时间是与电视标准有关的行扫描时间。由于边部范围占10％，因此，为了关断激光器，有相应多的时间可供使用，该时间肯定足够对本文开头所述类型的设备中的激光器进行消隐或减少其光强度，使危险不发生，因为该时间间隔大大长于激光器所需的转换时间，该转换时间是通过每个象点的在电视标准中须被遵守的时间给定的。

在最简单的情况下，传感器可以是机械开关，在有人进入危险范围内时，这些开关通过人的自重受到操纵。而这种开关的几毫秒的转换时间是很长的。此外，机械开关很易出故障并且其费用很高。特别是在应把本文开头所述类型的、用于显示图象的设备装入一个现有的影院中的情况下需要很多机械开关，须考虑的投资费用很大。因此，发明的一个优选的实施形式规定，至少一个传感器是一个用于检测来自受探测范围的电磁辐射的变化的传感器。

根据该实施形式，该传感器是非接触式工作的并因此可比机械开关更可靠地工作。其另一优点在于，譬如一个单个的、非接触式工作的、用于探测大范围空间的传感器比许多个脚踏式机械开关经济许多，这些脚踏式开关在有人踏入激光可达范围内时动作。

按照发明的一个优选的实施形式，至少一个传感器是一个用于检测来自受探测范围的、特别是其波长范围为700nm至14μm的红外辐射的传感器。用这种传感器可特别好地探测不可见的辐射。特别是用于检测上述波长范围的元件是可从商店买到的，因此，根据该实施形式，可减少安全检测系统的成本。

按照发明的一个优选的实施形式，至少一个传感器是一个按热释电原理工作的运动报警器。用这种运动报警器可探测出目标的运动。因此，运动的人可与静止的物体区别开，据此，在譬如把激光器用作放映用激光器时，在舞台上设有装饰物、麦克风、监控器、乐器等等的情况下，可确保传感器只探测运动的人，并且其它在激光可达的范围内所需的物品不导致意外地关断放映用激光器。

发明的另一优选的实施形式也具有相似的优点，在该实施形式中，至少一个传感器是一个用于非接触式测温的耐温性传感器。借助测温也可把活人与空间内绝大部分物体区别开。此外，与运动报警器相比，耐温性传感器还有一个优点，即在采集温度值时还可探测出不是在运动的，而是在激光放映前就已处在危险范围内的人。

如在前面多次提及的那样，激光可达范围的不同的分范围相互独立地被检测是特别有利的。为了达到此目的，发明的一个优选的实施形式规定，设置多个用于检测受检测范围的分范围的、定向灵敏的传感器。

就此而言，如果按照发明的一个优选的实施形式，这些定向灵敏的传感器是作为平面矩阵设置的，则可特别好地确保受监视区域的安全。由于受监视范围相应分成了分范围，一个传感器平面矩阵可使传感器设置特别均匀，用以覆盖整个应受监视的范围。在一个由定向灵敏的传感器构成的矩阵中，覆盖是特别完整的，矩阵中的一个传感器也可接收相邻范围的信号。这提高了安全性，因为当一个传感器失灵时，其相邻的传感器可一并承担该传感器的检测任务。

发明的该实施形式是特别经济的，在该实施形式中，在传感器为CCD矩阵的定向灵敏元件的条件下，须用多个传感器，其中，为了建立定向灵敏度，设有一个光学系统，该光学系统把受监视范围内的物体平面地反映在该CCD矩阵上。按照该实施形式，可确保特别高的位置分辨率。由于为了建立定向灵敏度，为所有的CCD矩阵元件可只设一个唯一的光学系统，所以虽有多个传感器，但所需费用仍在有限的、可接受的范围内。

特别是基于该实施形式，多个空间范围可分离地受到监视，所以，譬如当一个人处在受监视的范围内时，只有激光的那些描绘有人的轮廓的分范围可被消隐。这就是说，当一个人突然进入激光放映范围内时，在荧幕上只出现一个阴影，也象观众在放映电影时寻常所做的那样，据此，通过安全监视装置，享受显象的乐趣只受到很少影响。

为了获得图象信息，也可设置用于转换图象的组件，如移动寄存器，控制逻辑元件和扫插放大器。借助这些装置所获得的图象信息然后被处理，使人或物体不处于激光束之下，而是通过射束的偏转使人或物体躲过激光束。所以，为了保护人或物体，毋须关断投影用激光器。该可能性首先可用于显示在放映领域内通常的矢量图。

通过非接触式地探测来自受监视范围的声波也可得出非接触式探测电磁辐射所具备的类似优点。

如果说以上实施例基本上也可被动地工作，则在具有声波的实施例中，具有一个用以把声波发射到受监视的范围中的发射器是特别有利的。在该发射器的相应构成中，譬如通过用借助一个唯一的发射器产生的波进行扫描，可获得立体信息。此外，传感器可目标明确地与发射器协调，据此，由于背景信号有所缩小，可大大提高灵敏度并从而增加监视的安全性。因此，在发明的一个优选的实施形式中规定，设有至少一个把其频率和强度对人无害的电磁波和/或声波辐射到受监视范围中的发射器和至少一个用于采集这些波的传感器。

特别是发射器可为定向灵敏结构并且波分别沿与放映用激光相同的方向伸展，但预定的边部范围须得以保持，据此，处在受监视范围内的人在触及激光之前及时地得到探测。其优点在于，在边部范围相应大的情况下，为消隐和关断激光提供了足够的时间。

在此实施形式中，为了保护人或物体，毋须关断放映用激光器，而是在保持安全距离的情况下，借助偏转装置的相应可控的运动或通过消隐激光，可使人或物体的轮廓得以避开。

在一个在不可见的、红外的波长范围内，尤其是在700nm至最大1500nm的范围内辐射的先导激光器特别适用作发射器。据此，首先还可特别好地体现前面所述的、在此波长范围内灵敏的CCD矩阵的优点。

如前所述，发射器的光束与激光束同向伸展并且还考虑到边部范围是相宜的。按照一个实施形式，存在一个特别简单的可能性，其中，先导激光器的辐射是共轴的和/或发散的与投影用激光束叠加的。其中，特别是先导激光器的不可见的光也被荧幕反射并被传感器采集。当先导激光器的激光被一个进入受监视范围内的人挡住时，先导激光发生变化，据此，传感器可使投影用激光转换到安全的范围内。

在一个优选的实施形式中，实现边部范围的另一可能性在于，设有一个先导激光偏转装置，用该偏转装置可在大于投影用激光束的偏转范围内使先导激光束偏转，特别是先导激光束还可与投影用激光束无关地运作。因此，为了能有相应长的时间间隔用于关断投影用激光束，可有利地使先导激光快得多地进行帧扫描。

在发明的另一优选的实施例中，在至少一个传感器之前设有一个用于对先导激光的波长滤波的滤波器。按照该实施形式，为了抑制在有别于先导激光的波长的波长时的背景信号，传感器的响应灵敏度有所提高，据此，可几乎完全杜绝误探测。在通过滤波器相应提高灵敏度的情况下，也可弃用用于为取得背景信号进行基准测量的传感器，据此，可有利地降低投资费用。

按照发明的另一优选的实施形式，设有一个光学系统，该光学系统把波聚焦到探测用传感器上。借助该光学系统，涉及传感器的定向性，可适宜地调整受监视的范围。虽然定向灵敏度也可通过视准仪得以实现，但与其相比，一个光学系统具有很大优点，即所有的抵达该光学系统的波可被聚集到传感器上。据此，该传感器的灵敏度得以提高。

在发明的另一优选的实施形式中，发射器可调制地和特别是脉冲调辐地运作并且在至少一个传感器之后设有一个用于波的相/脉冲延时测量装置(以下称延时测量装置)，为了把成象装置转换到不同的工作状态，通过延时，可向该测量装置询问被探测目标和激光之间的距离。通过对出自发射器的和被传感器接收的信号的延时测量，也可获得深度信息。借助该深度信息，根据一个处在被激光所扫的范围内的人所处的地点，可规定投影仪的不同的工作状态。其优点特别在于，荧幕附近的激光的单位面积密度大大低于投影仪附近的激光的单位面积密度。这就是说，在探到一个处于投影仪附近的人时，必须立即关闭激光，而在探测到一个处于荧幕附近的人时，使激光消隐就完全足够了。此外，在不进行规定的关断的情况下，可如此地控制设备，即根据深度信息，光强度连续被衰减，据此，激光功率在人处在其内的受监视范围的任一部位均不处于危险范围。

一个优选的实施形式所规定的发射器的主要优点在于，该发射器为发光二极管结构。前一个实施形式所述的脉冲调制则可极其简单地借助一个花费少的振荡器电路加以实施。

按照发明的另一优选的实施形式，设有至少一个用于给定一个给定值的、该给定值的信号可与受监视范围内的目标无关地获得的传感器和一个比较电路，探测受监视范围的传感器的信号与该比较电路比较，据此，可提高所有的上述安全装置的安全性。借助该实施形式，可减少易受干扰性。可想象的是，虽然没有人处在受监视的范围内，一个对温度做出响应的传感器之所以可简单地把设备转换到使人安全的工作状态的原因在于，室内温度过高或光敏传感器内的散射光炫示出不正常的功能。借助一个给定值及传感器信号和给定值之间的值比较(通过该实施形式规定的一个附加的传感器可做该值比较)，可减少，甚至可完全避免这种误转换。

下面借助在附图中所描述的实施例，详细说明本发明。附图所示为：

图1一个图象显示设备的一个实施例，

图2为避免受图1所示实施例中的激光危害，一个用于说明监视一个空间范围的原理图，

图3在所需的激光安全性方面，控制图1所示设备的原理图，

图4投影用激光与用于安全监视的先导激光相叠加的原理图，

图5图1所示的、设有一个激光安全装置的设备中的一个投影仪的正视图，

图6借助一个运动报警器对空间的监视图，

图7一个用于根据被投影的图象的大小改变监视范围大小的光阑的一个实施例，

图8借助四个运动报警器对前部受监视空间的监视图，

图9一个借助耐温性行式传感器进行安全监视的实施例，

图10用一个传感器矩阵进行的空间全面监视图，

图11一个采用其帧扫描范围大于投影光束的帧扫描范围的红外射线的投影系统，

图12一个主动的激光安全装置的流程图，

图13一个联合的，被动的激光安全装置的流程图。

发明的安全装置可用在所有的、用激光器显象的装备中。属于这种成象设备的首先还有目前已用得很多的、用以可看到矢量图的放映用激光器。

一个把激光器用于成象的、迄今尚鲜为人知的实施例是借助帧扫描显象显示电视图象。在图1中示意地示出了此种成象设备1。其中，图象形成在一个萤光屏2上，该萤光屏2扩展激光束并把激光束分散到一个大的空间范围内，以便使广大观众能看见生成的图象。与在电影院中一样，在图1所示的实施例中，观众坐在萤光屏2和一个用于投影的光学系统3之间。应对此说明的是，图1只是一个示意图，换言之，特别是尺寸比例是与实际情况不符的。

萤光屏2上的图象是借助一个激光器4通过用由该激光器4发出的光束5进行的行/象帧扫描建立的。光束5通过一个多边镜8的多边面11被偏转，多边镜8使光束5在萤光屏2上的一行上沿X方向伸展。此外，为了偏转，设有一个摆动镜9，该镜使光束沿y方向偏转。光学系统3扩展偏转范围，据此，在镜8和11的偏转角度小的情况下，很大的屏幕也能被照明。

在职业用设备中，光学系统3是一个变焦光学系统。据此，象的大小和因此还有光束5可达的范围是可调的。如图7所示，在后面将要描述的安全装置中考虑了该可调性，因为被光束5所扫到的空间范围对所需的监视范围也有影响。

在图1所示的成象设备中，和电视一样，显象是通过帧扫描进行的。其中，激光器4借助一个信号受到控制，该信号对光束5的光强度进行强度调制，使屏幕2上的照明3的象点分别得到象需求的亮度。借助多边镜8和摆动镜9，使光束5进行均匀的帧扫描并且象的所有象点在屏幕2上连续被照明。与具有布劳恩管的传统电视一样，激光器4取代一个电子枪，或者在彩色显象时取代多个电子枪，并且多边镜8和摆动镜9取代电子束的公知的、电磁的或静电的偏转装置。

在放映时，与在电影院内相似，光学系统2和屏幕2之间的空间范围是自由可达的，据此，或许进入该范围的人应受到保护，使其不受到可能是大功率的激光辐射。

在图2中再次示意地示出在图1中被详细说明了的成象设备1和屏幕2。光束5出自成象装置，特别是出自图1所示的光学系统3，该光束沿整个立体角范围14被偏转。该光束5由三个其彩色成分为红、绿和兰、合成一个共线的光束的单光束构成，如图1所述，这些单光束是用一个视频信息调制的。

在图2中示意地示出了一个观众16，该观众可观看放映在屏幕2上的激光图象。按照图2，该观众16处在激光可达范围14之外。

在放映电影时，可用激光器4，这些激光器4的功率等级属于危险等级。因此，在此情况下必须禁止观众16进入激光可达的范围14。尽管如此，观众16一般仍可能进入该危险范围并须被保护，以免受到伤害。此外，按照标准委员会的建议，应避免在激光器运作时把具有强反射性表面的物体设在激光束可达的范围14内。而特别是在激光器运作时，通常有闪耀的舞台设置。反射性物体是危险的，因为这些物体也会把光束5从激光可达的范围14中偏转出来。因此，同样要由一个激光安全装置监视有否这种物体。

为了安全装置，在成象装置1中设有可从图5中看到的传感器22、24、26，图5从屏幕2方向示出了一个具有光学系统3的成象装置1。这些传感器22、24和26用于探测在监视范围17内是否有物体和人存在。受监视范围17是激光可达范围14和受监视边部范围18之和。边部范围18在矩形图象的侧边分别为图象面积的至少10％，所以，受监视范围17大于通过偏转装置和光学系统3给定的立体角范围的至少10％。

边部范围18的大小的选择准则在于，以高的速度进入范围14的人，如观众16可及时地被传感器22、24和26之一所识别，据此，成像装置1被转换到第二工作方式中，该第二工作方式对处于激光可达范围14内的观众16是没有危害的。在最简单的情况下，该第二工作方式可以是关闭激光器4。而完成更快速的保护的措施在于使激光消隐，因为基于显示图象，在普通的电视标准中，要求转换时间少于几微秒。

在控制光束5的光强度的情况下，特别是也只须让一个其内有一个观众16存在的分范围受到消隐扫描，据此，可使其它观众的观看乐趣少受限制。但其前提条件是，范围17在不同的分范围内被不同的传感器22、24和26监控。后文将更详细地描述这种实施例。

图3以实施例的形式示出的是，为了进行有效的保护，应如何控制成象装置1。

如图3所示，三个传感器22、24、26经由控制线路30与成象装置1相连。在控制线路30中，传感器24和26的输出信号经由比较器36和38与额定值发送器32和34比较。在具体的实施例中，传感器24和26是对红外线灵敏的探测器，在这些探测器中，经由传感器结构的额定值发送器32、34建立额定值。配属于额定值发送器32和34的传感器位于受监视范围17之外(见图2)并且也不是观众可达的，据此，这些传感器原则上可获得空间内的背景红外线辐射并可给定与此相关的信号作为阈值。

而传感器22则用于主动地探测空间范围，下面将对此详加描述。

传感器22、24和26的信号在节点40被“或”逻辑运算，据此，可通过传感器中的每个传感器来影响成象装置1。

在成象装置1中设有三个激光器42、44、46，其激光被合成为一个共同的激光束5并经一个由多边镜8和摆动镜9组成的偏传装置47被偏转到屏幕2上。激光器42、44、46的光强度被一个其内有视频信号50馈入的控制装置48控制，借助视频信号，经由导线52也进行偏转装置47的同步。除对激光器42、44和46的光强度进行调制外，控制装置48还包括激光器42、44、46的供电装置，据此，在最简单的情况下，借助来自节点40的信号切断激光器42、44、46的电源，以便进行保护，防止通过光束5导致的危害。

而在图3所示的实施例中还有另一工作方式。为此，设有一个发射先导激光束56的先导激光器54。该先导激光器也进行帧扫描并扫描受监视范围17。前面所述的传感器22是与先导激光器54的波长协调的。其措施是在前面设置一个滤波器，使该滤波器基本上只对先导激光束56的波长灵敏。因此，为了抑制干扰信号，对传感器22而言，一般也可不进行象对传感器24、26那样进行的额定值比较。

借助一个控制电路58使先导激光束56的帧扫描同步。借助帧扫描的先导激光束56可精确地探测出在其内有干扰性物体或一个观众处在受监视范围17内的位置。然后，激光器42、44、46只向在其内投影用光束5会触及到该物体的那些空间范围内进行消隐。这是通过激光器42、44、46的设在控制装置内的光强度控制装置完成的，该光强度控制装置能在十分之一μm内完成转换。因此，一个物体或一个观众在屏幕2上只给人为阴影的感觉并只在图象范围很小的一部分内干扰观众观看。

由于有了该安全装置，在象譬如在放映应用场合会出现的那样，有反射性物体设在成象装置1和屏幕2之间的情况下，也可有利地进行放映。之所以能这样做的原因在于，这些物体也被先导激光束56探测，据此，控制电路防止放映用光束5触及到这种物体上。因此，在不损及安全性的情况下，也可把物体设在成象装置1和屏幕2之间，这可为举办放映活动的艺术家提供更大的自由度，以展示其艺术构想。

在一个另外的、设在图中示出的实施例中，先导激光器54被一个经过调制的，特别是经过脉动调制的发光二极管所取代。此外，在该实施例中，在控制装置中还设有一个延时测量装置，这就是说，脉冲波的延续时间被计算，该时间为光束56离开发光二极管至到达传感器22所需的时间。据此，也可得到物体的深度信息。随即，替代完全关断激光器，可根据一个干扰性物体或一个观众16距成象装置1的距离使激光器42、44、46消隐到较小的光强度。当人处在屏幕2附近时，激光器42、44、46的光强度的衰减程度应小于在人处于成象装置1附近时的衰减程度。当人很靠近成象装置1时，为了确保完全保护，经由控制装置通过关断电源使激光器42、44、46停止运行。

与采用发光二极管或先导激光器54相类似，也可采用声波，特别是高声波范围内的声波。

传感器22则为声灵敏元件结构。

原则上，用一个带一个唯一的传感器22的、具有先导激光器54、相应的发光二极管或一个声波发生器的安全装置就够了。而在图3所示的实施例中，设有一个附加的、通过具有传感器24、26和预定值发送器32、33的电路构成的安全装置，在被传感器24和26所采集的信号与通过传感器22进行的探测结果不符的情况下，额定值发送器肯定关断激光器42、44和46。随后，传感器的或连接传感器的逻辑电路的误功能经由一个相应的电路被控制装置48记录。据此，在也对传感器的正确功能进行监测的情况下，提供了一种附加的保护。

为了先导激光器54或脉动的发光二极管，象也在图3所示的实施例中所规定的那样，可采用一个自己的帧扫描装置，用以使先导激光束56进行帧扫描。而在一个另外的、在图中未示出的实施例中，光束56经由一个镜系统与放映用光束汇合，据此，两个光束被同一个偏转装置47偏转。据此，可节省一个附加的偏转装置。此外，用于使光束5消隐的逻辑连接装置也变得更为简单，因为无须设置附加的同步电路。因此，先导激光束56空间覆盖地与光束5同向伸展，就是说，在触及人时，两个光束5和56总是处于同一位置，据此，根据被探测器所接收的信号，通过一个用于激光器42、44、46的光强度信号的、简单的衰减电路使消隐得以简化。

对先导激光束56而言，不需要特别高的平行度。甚至要求先导激光束56的伸展面积大于放映用激光束5的伸展面积，因为只有这样才能也在该实施例中建立有优点的边部范围18。在图4中示出了在该实施例中确保边部范围的大致情况。从图4中可清晰看出的是，放映用光束5是与先导激光束56同心的。此外，从图中还可看出，先导激光束56的扩展面很大，据此，可简单地建立边部范围18。在前面提及的发光二极管取代激光器54的条件下，总存在扩展先导激光束的要求。

在图4所示的实施例中，先导激光束56是与放映用激光束同心地和辐散地重叠的。而在实践中可允许有同心度误差，这首先便于调试工作。关键在于，要使光束5在先导激光束56的中心附近射到屏幕2上。

图5以实施例的形式示出了成象装置1的前视图。从该图中可清楚地看到放映用光束5出自其中的光学系统3。此外，还可看出的是，传感器22、24、26设在光学系统3的附近。这是特别有利的，因为只有这样才能满足下列要求，即被传感器22、24和26探测的范围实际上包括整个的、激光可达的范围14。

图6示出了发明的一个略有不同的实施例，在该实施例中，除上述传感器22、24之外，为了关断，还包括一个运动报警器60。借助该运动报警器60可对静止的物体和运动的人加以区别。在放映领域内，这也是有利的，因为安全电路在受监视范围内有人的情况下才做出响应。通过一个其接法和传感器22或类似的耐温性传感器，可提供保护静止的人的附加安全性。

在图6所示的实施例中，运动报警器60与控制装置48相连，而在一个特殊的实施例中，控制装置48相连，而在一个特殊的实施例中，控制装置48简单地用一个光闸挡住放映用激光束5。在该实施例中，还设有一钥匙开关62，该钥匙开关只许在经过训练的监视人员的控制下重新接通设备，此外，还设有一个用于探测受监视范围的光阑64。

在图7中示出了这种光阑，该光阑主要是有利地为一个其中的光学系统3为用于变更图象尺寸的变焦光学系统的实施例设计的。如前所述，在职业性设备中，待显示的图象大小保持可变是有利的。为了根据分别调好的图象大小改变受监视的范围，在图7所示的光阑64中设有两个可变的光阑部分68和70，在步进电机72和74的驱动下，这两个光阑部分68和70可往复移动，据此，根据具体的应用场合，受监视范围可随待显示的图象大小的变化而相应变化。在该实施形式中，步进电机72和74根据变焦光学系统被操纵。据此给定的自动也提高了安全性，因为相对于激光可达的范围14而进行的对受监范围17的误调整得以避免。

在该实施例中特别规定，步进电机控制装置发出一个信号，用该信号使放映用激光束5被消隐，直至经由步进电机72和74把受监视范围的大小调正确为止。据此，也大大减少了人受危害的可能性。

如图6示意示出的那样，当运动报警器60稍稍位于激光投影仪1的光学系统3之外时，存在一个处于激光投影仪1附近的、小的范围，该范围是监视不到的。为了排除这种类型的故障源，在图8所示的实施例中还设有为四个空间平面设置的运动报警器72、74、76、78，可用以探测激光可达范围14的分范围中的运动。此外，在图8中还再次示出了钥匙开关62、控制装置48和成象装置1，这些装置分别具有与在图6所示实施例中所述相同的功能。在图8所示的外围探测装置中，运动报警器的特性被利用，即运动报警器基本上只对沿空间方向的运动灵敏。在运动报警器72、74、76和78中，在图中用箭头示意地示出了运动灵敏性的方向。

图9以实施例的形式示出了借助耐温性行式传感器全面探测空间的情况。在该实施例中，空间呈分成行的分范围受到探测。图9以实施例的形式示出了随后形成的探测特性80。为此，在该实施例中采用了一个光学系统82，该光学系统把受探测的范围反映到一个行式高温计84上。据此，产生一个用于探测的行式位置信息。为了关闭只在其内有一目标或一观众进入激光可达范围14的分范围内的激光，该位置信息在经过相应的评估后被采用。

在图10中示出比图9所示有所改进的、具有一个矩阵式的探测特性86的实施例。在该实施例中，该探测特性是通过一个把受监视范围聚焦到一个传感器矩阵90上的光学系统88形成的。传感器矩阵90也可是一个高温计矩阵或耐温性传感器矩阵。而由于成本原因，在矩阵元件数量很大时，CCD元件也是特别适宜的，CCD元件被选用于象在电视CCD摄影机中那样对探测进行评估和对光束5进行衰减，随后，一个相应的电路只消隐在其内有一个目标或一个观众被传感矩阵探测出的空间范围内的光束5。

图11示出了一个实施例，在该实施例中，借助一个先导激光束97进行安全检测。该先导激光束也进行帧扫描，但帧扫描场远大于用于成象的激光的帧扫描场。据此，在该实施例中也形成了一个边部范围18，设定该边部范围的目的在于，在一个人可进入放映范围14之前可经由一个安全装置快速关断激光器。

这一点可用放映用激光束97的自己的偏转装置来达到。而在该实施例中却选择了别一可能性。在该实施例中，成象用激光束5和先导激光束97是通过同一个偏转装置47进行帧扫描的。而在该实施例中，偏转装置47的帧扫描范围大于成象所需的范围。放映用激光束5在扫过边部范围18的整个时间中的确被消隐。据此形成一个只由先导激光束97帧扫描的边部范围。

在规定不对偏转范围进行扩大的情况下，在从一个图象存储器中读出图象时，也可就待显示的屏幕对角线98来缩小图象尺寸。据此，为了映象，同样可设定一个不用于显示图象的边部范围18。

图12示出了一个主动的激光安全装置的流程图，该安全装置特别是用在居住范围内。在图12中所示的步骤100表示接通具有消隐的激光的激光投影器。在控制方面反复进行的步骤102中，激光束的调制器也被消隐并且先导激光束被转入放映空间。其中，先导激光束97是脉动地调制的并且设有一个延时测量装置。为了在关断成象用激光束时对延时测量进行评估，在步骤104中记录经过被探测了的和被反射了的先导激光束97的相位的运行时间被记录并被评估。如果在评估运行时间时断定有一个目标存在于放映范围内，则控制经由路径108转回到步骤102，直至在安全范围内再没有目标被探测出为止。

在安全范围内没有目标的情况下，控制经由路径110转换到步骤112，在步骤112中，用于图象显示用激光的调制器被转换到调制。这意味着，激光不再是消隐的了并且进行图象显示。此外，在步骤112中相位同时被探测。特别是规定，在步骤104中，局部的相位也被存储，据此，在步骤112中，具体被探测出的相位可与存储的相位比较。这种处置可使屏幕与成象装置1的间距具有高的灵活性。在询问规定的相位时，改变屏幕的距离会是不可能的，因为否则，传感器中的信号就会与安全范围内的一个目标的信号全等。

在步骤114中，相位一再被询问的是，是否有一个目标已被识别出。在识别出一个目标的情况下，控制再经由步骤108转换到步骤102，在步骤102中，调制器被关断关且激光束5被消隐。在没识别出目标的情况下，在步骤116中再次测量先导激光束的相位并且在步骤112中再次复查是否探测出安全范围内的目标。

图13示出了一个联合的、被动的激光安全装置的流程图，该装置特别是用于职业设备。安全程序流程是通过两个传感器，即一个热释电的传感器和一个耐温性传感器联合进行的。

其中，步骤120也表示接通激光投影器并且步骤122表示关断调制器，以便消隐用于显示图象的激光束5。在步骤124中，相对于图12所示的实施例，一个用于测量放映空间内的温度和用于协调热释电运动报警器的学习阶段被进行。在步骤126中，如果运动被探测出，则控制转回到步骤122，据此，在步骤124中进行的所谓学习阶段在关断激光束5的情况下重新开始。如果运动没被探测出，则继续经由步骤128询问温度有否升高。如果在测量过程中空间温度有所升高，则控制同样转回到步骤122，据此，在步骤124中进行的学习阶段在关断激光束5的情况下重新开始。如果温度保持不变，则控制就测量空间温度的用于与传感器信号比较的近似值。其中，经由热释电的传感器探测运动。在没有运动信号的情况下，控制转到步骤130，在步骤130中，用于调制激光束5的调制器被接通。这就是说，现在可进行图象显示。如果运动报警器在步骤132中探测出安全范围内的运动，则控制被置回到步骤122。这就是说，调制器随即被关断并且在放映空间内温度测量人员的监督下，在步骤124中重新确定运动报警器和空间温度。如果运动报警器在步骤132中没探测出安全范围内的运动。则在步骤134中测量空间温度，然后使热释电的、用于探测运动的传感器与实在的空间温度相适配。

以上实施例表明了用以实现上述类型的安全装置的许多种可能性。特别是指明了不同的可能性，即特别是通过附加的连接其它的传感器可达到尽可能大的安全性。特别是在分范围中的探测对电视放映的实践是特别有利的，因为在屏幕上只可看到进入安全范围的人的阴影图象。据此，观众观看图象的乐趣只受到很少干扰。

Claims (20)

1.用于在投影荧幕(2)上显示图像的设备，包括：

一个发射激光束(5)的激光器(4；42，44、46)，

一个用于偏转该激光束(5)的偏转装置(8、9、47)，

一个成象装置(1)，该成象装置与一个用于控制所说激光器的控制装置(48)及所述偏转装置(8、9、47)相连接，

所述成象装置(1)可转换到两种工作方式，第一种工作方式是用于放映的正常工作方式，而第二种工作方式是这样的一种工作方式，在该工作方式中，激光辐射对处于激光器(4；42，44、46)可达到的范围内的人(16)是无害的，以及

一个包括至少一个传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)的安全电路，通过该传感器，可探测一个在所述成象装置(1)和荧幕(2)之间比激光可达范围(14)更大的受监视范围(17)内是否有目标存在，

其中，在有目标存在的情况下，所述安全电路把成象装置(1)转换到第二工作方式。

2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，受监视的范围(17)包括激光器中(4；42，44、46)可达到的范围(14)和一个边部范围(18)，设置该边部范围的目的在于即时地探测朝危险范围运动的目标。

3.按照权利要求2所述的设备，其特征在于，边部范围(18)沿每个通过偏转装置(8、9、47)所预定的、用于激光束(5)的偏转方向大出10％以上。

4.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是一个用于探测从受监视范围(17)发射的电磁辐射的变化的传感器。

5.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是一个用于探测从受监视范围(17)发射的热辐射，特别是其波长范围为700nm至14μm的热辐射的传感器。

6.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是一个按热电原理工作的运动报警器。

7.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是一个用于非接触测温的热电堆传感器。

8.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，设有多个在每一情况中用于探测受监视范围(17)的局部区域的方向灵敏的传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)。

9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于，方向灵敏的传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是作为平面矩阵设置的。

10.按照权利要求9所述的设备，其特征在于，传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是CCD矩阵的光敏元件，其中，为了建立方向灵敏度，设有一个光学系统(82、88)，该光学系统把受监视范围(17)内的目标作平面投影到所述CCD矩阵上。

11.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，至少一个传感器(22、24、26；60；72、74、76、78；84；90)是为探测从受监视范围(17)发射的声波设计的。

12.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，设有至少一个用于把至少一种频率和强度对人(16)无害的电磁波或声波发射到受监视范围(17)内的发射器(54)和至少一个用于探测这些波的传感器(22)。

13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，设有一个在不可见的、红外的、其范围为700nm至最大的14μm的波长范围内辐射的先导激光器(54)，作为发射器。

14.按照权利要求13所述的设备，其特征在于，所述先导激光器(54)的辐射光束(56)是与投影的激光束(5)至少是同轴地或散发地叠加的。

15.按照权利要求13所述的设备，其特征在于，借助一个偏转装置(8、9；47)，所述先导激光束(97)可沿一个比用于图像显示的偏转范围更大的偏转范围进行帧扫描。

16.按照权利要求13所述的设备，其特征在于，一个所述先导激光器的波长的滤波器连接在该至少一个传感器的上游。

17.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，设有一个光学系统(82；88)，该光学系统把波聚焦到探测用传感器上。

18.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，发射器被设计为可断续作业，一个波的延时测量装置连接在该至少一个传感器的下游，为了在延时过程中把成象装置(1)转换到不同的工作状态，所述延时测量装置设计成被询问关于一个受监视的目标和激光器(4；42，44、46)之间的距离。

19.按照权利要求12所述的设备，其特征在于，发射器是一个发光二极管。

20.按照权利要求1所述的设备，其特征在于，设有至少一个用于预设一组其信号可独立于受监视范围(17)内的目标获得的值的传感器(32、34)及一个比较电路(36、38)，探测受监视范围的所述传感器(32、34)的信号利用该比较电路可以进行比较。

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