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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Laserzeiger und insbesondere
einen Laserzeiger mit digitalisiertem Temperaturausgleich und drahtlosen Fernsteuerungseinrichtungen.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Laserzeiger
sind in den letzten Jahren bei Vorführungen gewöhnlich
in Gebrauch gekommen. Herkömmliche, in Laserzeigern verwendete
Laser aussendende Quellen sind Laserdioden (oder die als Halbleiterlaser
bezeichnet werden). Jedoch hat der Fortschritt bei den Projektoren
hoher Helligkeit zu mehreren Unzulänglichkeiten für
die Laserdiodenzeiger geführt. Deshalb wurden die Laserdiodenzeiger durch
die diodengepumpten Festkörperlaserzeiger (DPSS-Zeiger)
ersetzt, in denen die Laserdioden als Pumpquellen dienen. Der DPSS-Laser
kann ein sichtbarer Laser sein, wenn seine Frequenz gewandelt wird.
Des Weiteren ist die Nachfrage nach DPSS-Laserzeigern in den letzten
Jahren weiter gestiegen. Beispielsweise können die DPSS-Laserzeiger
zum Beispiel als Grünlichtzeiger beim Verfolgen einer Digitalnetzarchitektur,
bei Satellitenverbindungen, dem Messen der geographischen Höhe
von der Erdoberfläche aus und dergleichen verwendet werden.
Die Vorteile der DPSS-Laserzeiger sind eine gute Qualität
des Strahls und eine kompakte Größe.
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Auf
die Leistung der sichtbaren DPSS-Laser wirken jedoch mehrere Faktoren
ein. Der maßgeblichste Faktor ist die Umgebungstemperatur
um den DPSS-Lasergenerator herum. Wenn ein DPSS-Laser durch eine
nichtlineare Umwandlung in einen sichtbaren Laser gewandelt wird,
ist das Verhältnis zwischen der Ausgangsleistung des sichtbaren
Lasers und der Umgebungstemperatur nichtlinear. Deshalb werden die
Ausgangsleistungen der sichtbaren Laser instabil.
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Eine
Lösung für das Problem besteht darin, eine Kompensationsschaltung
zu konstruieren, um für eine Temperaturausgleichsfähigkeit
zu sorgen. Jedoch wird eine analoge Kompensationsschaltung größer
und komplizierter, wenn die analoge Kompensationsschaltung außerdem
Echtzeiterfassungs- und Schutzeinrichtungen enthält.
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Weiterhin
werden in
US 2004/0182929
A1 ,
US
2005/0002019 A1 und
DE 101 27 023 A1 jeweils unterschiedliche
Laserzeiger ohne die vorgenannten Probleme bereitgestellt.
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In
US 2004/0182929 A1 ist
ein Laserzeiger mit einem Festkörperlasermedium, einem
automatisch betriebenen Steuerkreis, einem Ansteuerabschnitt und
einer Photodiode offenbart. Das Festkörperlasermedium sendet
Laserlichte aus. Die Laserlichte werden von der Photodiode detektiert
und in elektrische Signale umgewandelt, und die elektrischen Signale
werden zu dem automatisch betriebenen Steuerkreis übertragen.
Der automatisch betriebene Steuerkreis berechnet die Intensität
der Laserlichte aus den von der Photodiode übertragenen elektrischen
Signalen und steuert eine Leistungsquelle, um eine Spannung einzustellen,
die zu dem Festkörperlasermedium geliefert wird, um die
Intensität der von dem Festkörperlasermedium erzeugten Laserlichte
zu steuern und zu verhindern, dass die Laserlichte auf einem Ausgangspegelstabil
den menschlichen Augen schaden.
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In
US 2005/0002019 A ist
eine Ansteuervorrichtung für ein Lichtemissionsbauteil
mit einer Referenzquelle, einem Photodetektor, einer Reguliervorrichtung
und einer Korrekturvorrichtung offenbart. Die Referenzquelle erzeugt
ein Leistungsfestlegungssignal, das eine gewünschte Lichtleistung
festlegt. Der Photodetektor misst die tatsächliche Lichtleistung des
Lichtemissionsbauteils. Die Reguliervorrichtung ist mit dem Photodetektor
und der Referenzquelle verbunden und erzeugt ein Reguliersignal,
welches die Lichtleistung des Lichtemissionsbauteils reguliert. Die
Korrekturvorrichtung gleicht einen von der Temperatur bestimmten
Messfehler des Photodetektors aus, indem sie das von der Referenzquelle
erzeugte Leistungsfestlegungssignal temperaturabhängig
in einer solchen Weise modifiziert, dass die Abweichung zwischen
der gewünschten Lichtleistung und der gemessenen tatsächlichem
Lichtleistung minimal wird. Die Hauptaufgabe von
US 2005/0002019 A ist es,
die Messfehler des Photodetektors zu korrigieren, wenn der Photodetektor
die Ausgangsleistung des Lichtemissionsbauteils detektiert.
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In
DE 101 27 023 A1 ist
eine von Hand betätigte Steuervorrichtung, insbesondere
eine drahtlose Maus zur Fernbedienung eines PCs oder Laptops, während
einer Vorführung offenbart, bei welcher der Computer zum
Steuern eines Projektors verwendet wird. Des Weiteren besitzt die
Vorrichtung einen integrierten Laserzeiger.
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Zur
Beseitigung der Mängel wird mit der vorliegenden Erfindung
ein Laserzeiger mit digitalisierten Kompensationssteuerungs-, Erfassungs-, Schutz-
und drahtlosen Fernsteuerungseinrichtungen geschaffen.
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Ein
Laserzeiger mit digitalisiertem Temperaturausgleich und drahtlosen
Fernsteuerungseinrichtungen umfasst:
einen Festkörperlasergenerator,
der Laserlichte aussendet;
eine mit dem Festkörperlasergenerator
verbundene digitale Steuer- und Abtasteinheit zum Abfühlen
des durch den Festkörperlasergenerator laufenden Stroms,
und mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, einer Temperaturabfühleinrichtung
zum Abfühlen der Umgebungstemperatur um die digitale Steuer-
und Abtasteinheit herum; und einer Datenbank, die Vergleichsdaten
zu den Beziehungen zwischen der Umgebungstemperatur um die digitale
Steuer- und Abtasteinheit herum und einer Spannung speichert, die
zu der Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators korrespondiert;
eine
mit der digitalen Steuer- und Abtasteinheit verbundene Photoleistungserfassungseinheit
zum Erfassen der Photoleistung von den durch den Festkörperlasergenerator
ausgesendeten Laserlichte und zum Senden einer Photospannung zu
der digitalen Steuer- und Abtasteinheit;
eine mit dem Festkörperlasergenerator
und der digitalen Steuer- und Abtasteinheit verbundenen und von
der digitalen Steuer- und Abtasteinheit gesteuerte Antriebseinheit
zum Ansteuern des Festkörperlasergenerators, Regulieren
der Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators gemäß der
Umgebungstemperatur und der Photospannung und zum Abschalten des
Festkörperlasergenerators, wenn der von der digitalen Steuer-
und Abtasteinheit abgefühlte Überstromzustand
unnormal hoch ist;
mehrere mit der digitalen Steuer- und Abtasteinheit verbundene
Schalter zum Betätigen des Laserzeigers; und
eine
mit der digitalen Steuer- und Abtasteinheit verbundene und von dieser
gesteuerte Funksendeeinheit zum Aussenden von Signalen.
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Andere
Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden besser
aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit
den anliegenden Zeichnungen erkennbar.
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IN DEN ZEICHNUNGEN IST
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1(A) ein Schaltbild einer digitalen Steuer-
und Abtasteinheit, einer Photoerfassungseinheit und eines EIN-/AUS-Schalters
einer ersten Ausführungsform eines Laserzeigers gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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1(B) ein Schaltbild eines Festkörperlasergenerators,
einer Antriebseinheit und einer Zustandsanzeigeeinheit der ersten
Ausführungsform eines Laserzeigers gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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1(C) ein Schaltbild einer Leistungsumwandlungseinheit
der ersten Ausführungsform des Laserzeigers gemäß der
vorliegenden Erfindung;
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1(D) ein Schaltbild mehrerer Funktionstasten
der ersten Ausführungsform des Laserzeigers gemäß der
vorliegenden Erfindung; und
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1(E) ein Schaltbild einer Funksendeeinheit
der ersten Ausführungsform des Laserzeigers gemäß der
vorliegenden Erfindung.
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In 1(A)–1(E) umfasst
ein Laserzeiger gemäß der vorliegenden Erfindung
einen Festkörperlasergenerator 70, eine digitale
Steuer- und Abtasteinheit 10, eine Antriebseinheit 20,
wahlweise eine Leistungsumwandlungseinheit 50, mehrere Schalter
S1, S2, S3, eine Photoleistungserfassungseinheit 30, eine
Funksendeeinheit 40 und wahlweise eine Zustandsanzeigeeinheit 60.
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Der
Festkörperlasergenerator 70 sendet Laserlichte
aus.
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Die
digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 besitzt eine Datenverarbeitungseinrichtung,
eine Temperaturabfühleinrichtung und eine Datenbank und
ist mit dem Festkörperlasergenerator 70 verbunden,
um den durch den Festkörperlasergenerator 70 hindurch laufenden
Strom abzufühlen.
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Die
Temperaturabfühleinrichtung fühlt die Umgebungstemperatur
um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum ab.
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Die
Datenbank speichert Vergleichsdaten zu den Beziehungen zwischen
der Umgebungstemperatur um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum
und einer Spannung, die zu der Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators 70 korrespondiert.
Die Vergleichsdaten können Temperaturdaten, theoretische
Ausgangsleistungsdaten, tatsächliche Ausgangsleistungsdaten
und Spannungsdaten umfassen. Die Temperaturdaten umfassen die Umgebungstemperaturen
um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum. Die
theoretischen Ausgangsleistungsdaten umfassen theoretische Ausgangsleistungen
des Festkörperlasergenerators 70 bei verschiedenen
Umgebungstemperaturen und korrespondieren zu den Temperaturdaten.
Des Weiteren, umfassen die tatsächlichen Leistungsdaten
tatsächliche Ausgangsleistungen des Festkörperlasergenerators 70 bei
verschiedenen Umgebungstemperaturen. Weiterhin umfassen die Spannungsdaten,
Spannungen, die relativ zu den Ausgangsleistungen des von dem Festkörperlasergenerator 70 ausgesendeten Lasers
sind und zu den tatsächlichen Ausgangsleistungsdaten korrespondieren.
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Die
Photoleistungserfassungseinheit 30 ist mit der digitalen
Steuer- und Abtasteinheit 10 verbunden, um die Photoleistung 30 von
dem durch den Festkörperlasergenerator 70 ausgesendeten
Laser abzufühlen und eine Photospannung zu der digitalen Steuer-
und Abtasteinheit 10 zu senden. Die Photoleistungserfassungseinheit 30 kann
einen ersten Operationsverstärker 31, einen zweiten
Operationsverstärker 32 und einen Photodetektor 33 umfassen.
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Der
erste Operationsverstärker 31 dient als Filter
und weist eine negative Eingangsklemme (einen Stift 6), eine Ausgangsklemme
(Stift 7) und einer positiven Eingangsklemme (Stift 5) auf. Die
Ausgangsklemme (Stift 7) ist mit der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 und
der negativen Eingangsklemme (Stift 6) verbunden.
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Der
zweite Operationsverstärker 32 dient als Verstärker,
gibt eine Photospannung aus und besitzt eine Ausgangsklemme (Stift
1), eine negative Eingangsklemme (Stift 2) und eine positive Eingangsklemme
(Stift 3). Die Ausgangsklemme (Stift 1) ist mit der positiven Eingangsklemme
(Stift 5) des ersten Operationsverstärkers 31 verbunden.
Die negative Eingangsklemme (Stift 2) ist mit der Ausgangsklemme
(Stift 1) verbunden.
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Der
Photodetektor 33 ist mit der positiven Eingangsklemme (Stift
3) des zweiten Operationsverstärkers 32 verbunden,
um die Photoleistung von dem durch den Festkörperlasergenerator 70 ausgesendeten
Laser abzufühlen.
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Die
Ansteuereinheit 20 ist mit dem Festkörperlasergenerator 70 und
der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 verbunden. Demgemäß wird
die Antriebseinheit 20 von der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 gesteuert,
um den Festkörperlasergenerator 70 anzusteuern
und die Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators 70 gemäß der
Umgebungstemperatur um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum
und die Photospannung von der Photoleistungserfassungseinheit 30 zu
regulieren. Weiterhin wird die Antriebseinheit 20 auch
von der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 gesteuert,
um den Festkörperlasergenerator 70 abzuschalten, wenn
der von der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 abgefühlte
Strom unnormal hoch ist.
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Wenn
der Photodetektor 33 die Leistung des Lasers erfasst, sendet
der zweite Operationsverstärker 32 eine Energiespannung
zu dem ersten Operationsverstärker 31. Der erste
Operationsverstärker 31 filtert die Hochfrequenzkomponenten
in der Photospannung und sendet die gefilterte Spannung zu der digitalen
Steuer- und Abtasteinheit 10. Die digitale Steuer- und
Abtasteinheit 10 sucht in der Datenbank nach der tatsächlichen
Ausgangsleistung, die zu der gefilterten Spannung gemäß der
tatsächlichen Ausgangsleistung und den Spannungsdaten korrespondiert.
Dann fühlt die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 die
Umgebungstemperatur um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum
ab und sucht in der Datenbank nach der theoretischen Ausgangsleistung
gemäß der theoretischen Ausgangsleistung und den
Temperaturdaten korrespondiert. Weiterhin vergleicht die digitale
Steuer- und Abtasteinheit 10 die tatsächliche
Ausgangsleistung mit der theoretischen Ausgangsleistung der Laserlichte.
Wenn die tatsächliche Ausgangsleistung niedriger als die
theoretische Ausgangsleistung ist, befiehlt die digitale Steuer-
und Abtasteinheit 10 der Ansteuereinheit 20, die
Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators 70 zu
erhöhen. Wenn die tatsächliche Ausgangsleistung
höher als die theoretische Ausgangsleistung ist, befiehlt
die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 der Antriebseinheit 20,
die Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators 70 abzusenken.
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Die
Energieumwandlungseinheit 50 ist mit dem Festkörperlasergenerator 70,
der Antriebseinheit 20 und der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 verbunden
und erhält über einen USB-Verbinder J1 (Universal
Serial Bus) Betriebsenergie von Batterien oder einem Personalcomputer.
Demgemäß wird die Energieumwandlungseinheit 50 von
der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 gesteuert, um
die Betätigungsleistung VCC für die Antriebseinheit 20 zu
erhöhen und bereitzustellen.
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Die
mehreren Schalter S1, S2, S3 sind mit der digitalen Steuer- und
Abtasteinheit 10 verbunden, damit die Leute den Laserzeiger
betätigen können, und können einen EIN-/AUS-Schalter
S1 und mehrere Funktionstasten S2, S3 umfassen. Die Funktionstasten
S2, S3 korrespondieren jeweils zu Funktionen eines Personalcomputers,
beispielsweise dem Vorwärtsblättern und dem Rückwärtsblättern.
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Die
Funksendeeinheit 40 ist mit der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 verbunden
und wird von der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 gesteuert, um
Funksignale auszusenden. Die Funksendeeinheit 40 kann eine
Infraroteinheit, eine RF-Einheit (Funkfrequenzeinheit), ein Bluetooth
oder dergleichen sein. Wenn man die Funktionstasten S2, S3 drückt, erzeugt
die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 Vorwärtsblätter-
oder Rückwärtsblättersignale und sendet
sie zu der Funksendeeinheit 40. Die Funksendeeinheit 40 wandelt
dann die Vorwärtsblätter- und Rückwärtsblätterbefehle
in Vorwärtsblätter- oder Rückwärtsblätter-Funksignale
um und sendet die Funksignale aus. Deshalb kann der Laserzeiger
Vorwärtsblätter- oder Rückwärtsblätterfunktionen
ohne Verwendung einer Tastatur oder Maus aktivieren.
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Die
Zustandsanzeigeinheit 60 ist mit der Antriebseinheit 20 zur
Anzeige dessen verbunden, welche Schalter S1, S2, S3 aktiviert sind,
und umfasst mehrere Leuchtdioden D4, D5.
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Die
Leuchtdioden D4, D5 sind parallel zu der Antriebseinheit 20 geschaltet
und zeigen an, welche Funktion in der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 aktiviert
ist. Weiterhin können die Leuchtdioden D4, D5 eine grüne
Leuchtdiode D4 und eine rote Leuchtdiode D5 umfassen.
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Wenn
man den EIN-/AUS-Schalter S1 drückt, geht die grüne
Leuchtdiode D4 an. Die rote Leuchtdiode D5 wird eingeschaltet, wenn
man eine von den Funktionstasten S2, S3 drückt.
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Entsprechend
der vorstehenden Beschreibung unterscheidet sich ein Laserzeiger
der beschriebenen Art von den Laserzeigern, die jeweils in
US 2004/0182929 A1 ,
US 2005/0002019 A1 offenbart
sind, aus den folgenden Gründen:
- 1.
In US2004/0182929
A1 wurde ein Laserzeiger gelehrt, welcher die Intensität
der Laserlichte aus den von der Photodiode übertragenen
und eine Leistungsquelle steuernden elektrischen Signalen berechnet,
um eine Spannung einzustellen, die zu dem Festkörperlasermedium
geliefert wird. Deshalb kann in US2004/0182929 A1 nicht gelehrt sein, dass
eine digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 eine Datenbank
aufweist, die Vergleichsdaten zu den Beziehungen zwischen der Umgebungstemperatur
um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum und
einer Spannung speichert, die zu der Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators 70 korrespondiert.
Die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 vergleicht die
Umgebungstemperatur um die digitale Steuer- und Abtasteinheit 10 herum
und die Photospannung, die von der Photoleistungserfassungseinheit 30 nach Maßgabe
der Vergleichsdaten in der Datenbank der digitalen Steuer- und Abtasteinheit 10 zugeführt
wird.
- 2. Des weiteren wurde in US2004/0182929 A1 ein Laserzeiger gelehrt,
welcher die Ausgangsleistung des Lichtemissionsbauteils nach Maßgabe der
von dem Photodetektor gemessenen, tatsächlichen Lichtleistung
einstellt. Weiterhin wurde in US2005/0002019 A1 gelehrt, dass der Laserzeiger
die von der Temperatur bestimmten Messfehler des Photodetektors
korrigiert. Deshalb kann in US2005/0002019 A1 keine Regulierung der Ausgangsleistung
des Festkörperlasergenerators 70 nach Maßgabe
der Umgebungstemperatur um die digitale Steuer- und Abtasteinheit
herum gelehrt sein.
- 3. Folglich kann der Fachmann durch die Kenntnis von US2004/0182929 A1 und US2005/0002019 A1 die
vorliegende Erfindung nicht ausführen.
- Weiterhin ist der Laserzeiger gemäß der vorliegenden
Erfindung besser als die herkömmlichen Laserzeiger, beispielsweise
die jeweils in US2004/0182929
A1 und US2005/0002019
A1 offenbarten Laserzeiger, weil der Laserzeiger gemäß der
vorliegenden Erfindung die folgenden Vorteile aufweist.
1.
Die Ausgangsleistung des Festkörpergenerators 70 wird
nicht von der Umgebungstemperatur um den Festkörpergenerator 70 herum
beeinflusst, weil die Ausgangsleistung von der digitalen Steuer-
und Abtasteinheit 10 nach Maßgabe der eingelagerten
Datenbank gesteuert wird.
2. Der Laserzeiger weist auf Grund
der Funksendeeinheit 40 außerdem Vorwärtsblätter-
und Rückwärtsblättereinrichtungen auf.
Deshalb kann der Laserzeiger von Computer unterstützte
Vorführungen sehr stark vereinfachen.
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Der
Laserzeiger kann Betriebsenergie von Batterien oder einem externen
Energieversorger erhalten.
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Zwar
wurden in der vorstehenden Beschreibung zahlreiche Eigenschaften
und Vorteile der vorliegenden Erfindung zusammen mit Einzelheiten
der Konstruktion und der Funktion der Erfindung dargelegt, jedoch
ist die Offenbarung lediglich veranschaulichend. Im Einzelnen können Änderungen,
insbesondere hinsichtlich der Anordnung von Teilen, innerhalb der
Prinzipien der Erfindung in dem vollen Umfang vorgenommen werden,
der durch die weite allgemeine Bedeutung der Begriffe angegeben
ist, in denen die beigefügten Ansprüche ausgedrückt
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 2004/0182929
A1 [0005, 0006, 0034, 0034, 0034, 0034, 0034, 0034]
- - US 2005/0002019 A1 [0005, 0034, 0034, 0034, 0034, 0034]
- - DE 10127023 A1 [0005, 0008]
- - US 2005/0002019 A [0007, 0007]