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1. Bereich der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Laserzeiger und insbesondere
einen Laserzeiger mit digitalem 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 Laserlicht
aus. Das Laserlicht wird 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 des Laserlichts 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
des von dem Festkörperlasermedium
erzeugten Laserlichts zu steuern und das Laserlicht auf einem Ausgangspegel
zu halten, der menschlichen Augen nicht schadet.
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In
US 2005/0002019 A1 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 A1 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 digitalen Kompensationssteuerungs-,
Erfassungs-, Schutz- und drahtlosen Fernsteuerungseinrichtungen
geschaffen.
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Ein
Laserzeiger mit digitalem Temperaturausgleich und drahtlosen Fernsteuerungseinrichtungen
umfasst:
einen Festkörperlasergenerator,
der Laserlicht 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
des durch den Festkörperlasergenerator
ausgesendeten Laserlichts 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 Ansteuereinheit
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 Ansteuereinheit 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 Ansteuereinheit 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. 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
Ansteuereinheit 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 Ansteuereinheit 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 Ansteuereinheit 20,
die Ausgangsleistung des Festkörperlasergenerators 70 abzusenken.
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Die
Energieumwandlungseinheit 50 ist mit dem Festkörperlasergenerator 70,
der Ansteuereinheit 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 Ansteuereinheit 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 Ansteuereinheit 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 Ansteuereinheit 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 US.904/0182929 A1 wurde ein Laserzeiger gelehrt,
welcher die Intensität
des Laserlichts 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 US 2004/0182929 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 US 2004/0182929 A1 ein Laserzeiger gelehrt,
welcher die Ausgangsleistung des Lichtemissionsbauteils nach Maßgabe der
von dem Photodetektor gemessenen, tatsächlichen Lichtleistung einstellt.
Weiterhin wurde in US
2005/0002019 A1 gelehrt, dass der Laserzeiger die von der
Temperatur bestimmten Messfehler des Photodetektors korrigiert.
Deshalb kann in US
2005/0002019 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 US 2004/0182929 A1 und US 2005/0002019 A1 die
vorliegende Erfindung nicht ausführen.
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Weiterhin
ist der Laserzeiger gemäß der vorliegenden
Erfindung besser als die herkömmlichen Laserzeiger,
beispielsweise die jeweils in
US 2004/0182929 A1 und
US 2005/0002019 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 Computern unterstützte Vorführungen
sehr stark vereinfachen.
- 3. Der Laserzeiger kann Betriebsenergie von Batterien oder einem
externen Energieversorger erhalten.