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Die Erfindung betrifft einen Projektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Projektoren dienen dazu, Licht derart auf eine Projektionsfläche zu werfen, dass dort eine Abbildung eines Gegenstands, eines Bildes oder einer Computerbilddatei entsteht. Die erzeugte Abbildung kann statisch oder zeitlich veränderlich sein. Projektoren zur Erzeugung zeitlich veränderlicher Abbildungen werden auch als Videoprojektoren oder Beamer bezeichnet.
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Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Projektionstechniken bekannt. Optisch abbildende Projektoren nutzen eine helle Lichtquelle und ein Projektionsobjektiv, um ein vergrößertes Abbild eines realen Gegenstands oder Bildes zu erzeugen. Dabei kann entweder das vom Original reflektierte oder das vom Original durchgelassene Licht der Lichtquelle auf die Projektionsfläche projiziert werden. Laserprojektoren weisen eine oder mehrere Laserquellen auf. Der Laserstrahl wird rasternd über die Projektionsfläche abgelenkt und moduliert, so dass die gewünschte Projektion entsteht. Die Ablenkung kann beispielsweise durch einen oder mehrere Spiegel erfolgen. Derartige Projektoren erzeugen also keine optische Abbildung sondern direkt eine Rastergrafik auf der Projektionsfläche. Zum Erzeugen einer lichtstarken Projektion mit großer Fläche wird eine lichtstarke Laserquelle benötigt.
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Fällt ein lichtstarker Laserstrahl in ein menschliches Auge, so besteht die Gefahr von Gesundheitsschäden bis hin zu einem Erblinden. Aus diesem Grund muss die Lichtstärke von Laserquellen in Laserprojektoren begrenzt werden. Dies führt allerdings auch zu einer Begrenzung der maximalen Größe und der Intensität der erzeugten Projektion.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Projektor bereitzustellen, der eine Verwendung lichtstärkerer Leuchtmittel gestattet. Diese Aufgabe wird durch einen Projektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erfindungsgemäßer Projektor umfasst ein Leuchtmittel und eine Optik, die dazu ausgebildet ist, ein durch das Leuchtmittel ausgesandtes Licht in einen festgelegten ersten Raumbereich zu werfen. Der Projektor weist außerdem einen Annäherungssensor auf, der dazu ausgebildet ist, zu erkennen, falls eine Person oder ein Gegenstand in einen festgelegten zweiten Raumbereich eindringt. Vorteilhafterweise gestattet es dieser Projektor, einen potentiell gefährlichen Raumbereich in der Umgebung des Projektors zu sichern. Dadurch wird die Gefahr einer Gesundheitsschädigung minimiert. In der Konsequenz kann der Projektor ein lichtstärkeres Leuchtmittel verwenden und dadurch intensivere und größere Bilder erzeugen.
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Es ist zweckmäßig, wenn der zweite Raumbereich und der erste Raumbereich sich teilweise überlappen. Vorteilhafterweise wird dadurch der besonders gefährliche erste Raumbereich um den Projektor gesichert.
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Bevorzugt sind der erste Raumbereich und/oder der zweite Raumbereich kegelförmig ausgebildet.
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In einer ersten Ausführungsform des Projektors ist der Annäherungssensor ein kapazitiver Näherungsschalter. Vorteilhafterweise erlauben kapazitive Näherungsschalter eine zuverlässige kontaktlose Detektion von in einen Raumbereich eindringenden Gegenständen oder Personen.
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Besonders bevorzugt weist der Annäherungssensor eine Mehrzahl von Antennen auf, die so angeordnet sind, dass eine Empfindlichkeit des Annäherungssensors ein Maximum im zweiten Raumbereich aufweist. Vorteilhafterweise wird der geschützte Bereich dann auf den potentiell gefährlichen Bereich begrenzt, wodurch unnötige Komforteinschränkungen bei der Benutzung des Projektors vermieden werden.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Projektors umfasst der Annäherungssensor einen Ultraschallsender und einen Ultraschallempfänger. Vorteilhafterweise erlaubt auch die Verwendung von Ultraschall eine zuverlässige Detektion von in den zweiten Raumbereich eindringenden Personen oder Gegenständen.
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Bevorzugt weist der Projektor eine Vorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Helligkeit des durch das Leuchtmittel ausgesandten Lichts zu reduzieren, falls der Annäherungssensor ein Eindringen einer Person oder eines Gegenstands in den zweiten Raumbereich detektiert. Vorteilhafterweise kann dadurch die Lichtstärke des ausgesandten Lichts derart begrenzt werden, dass eine Gesundheitsgefährdung ausgeschlossen ist.
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Bevorzugt ist das Leuchtmittel eine Laserquelle. Vorteilhafterweise eignen sich Laserquellen wegen der hohen erreichbaren Lichtstärke und der guten Fokussierung besonders zur Verwendung in Projektoren.
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Zweckmäßigerweise umfasst die Optik mindestens einen Spiegel zum Ablenken des durch das Leuchtmittel ausgesandten Lichts. Vorteilhafterweise kann der Spiegel dann zum Abrastern der Projektionsfläche verwendet werden. Außerdem kann der Spiegel auch zum Ablenken des durch das Leuchtmittel ausgesandten Lichts in eine ungefährliche Richtung dienen, falls eine Person oder ein Gegenstand in einen potentiell gefährlichen Bereich eingedrungen ist.
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Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei werden für gleiche oder gleich wirkende Elemente einheitliche Bezugszeichen verwendet. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Projektors und zweier Raumbereiche in seiner Umgebung und
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2 ein schematisches Blockschaltbild des Projektors.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Projektors 100 zum Erzeugen eines Bildes auf einer Projektionsfläche. 2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild des Projektors 100. Der Projektor 100 weist ein Leuchtmittel 110 und eine Optik 120 auf. Das Leuchtmittel 110 kann beispielsweise eine Laserquelle sein. Das Licht des Leuchtmittels 110 wird mittels eines in der Optik 120 enthaltenen Spiegels über die Projektionsfläche gerastert, also zeilenweise über die Projektionsfläche abgelenkt. Während des Abrasterns der Projektionsfläche wird das Licht des Leuchtmittels 110 derart moduliert, dass auf der Projektionsfläche das gewünschte Bild entsteht. Das Leuchtmittel 110 kann auch mehrere Laserquellen zur Erzeugung von Laserstrahlen unterschiedlicher Farben aufweisen. Die Optik 120 kann auch mehrere Spiegel aufweisen, beispielsweise einen ersten Spiegel für eine Zeilenablenkung und einen zweiten Spiegel für eine Spaltenablenkung. Das Leuchtmittel 110 und die Optik 120 können auch anders ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Leuchtmittel 110 ein anderes Leuchtmittel als eine Laserquelle und die Optik 120 eine abbildende Optik sein.
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Die Optik 120 wirft das vom Leuchtmittel 110 ausgesandte Licht in einen ersten Raumbereich 200. Der erste Raumbereich 200 kann so bemessen sein, dass der Projektor 100 in einem Abstand I ein Bild mit einer Bilddiagonalen d auf der Projektionsfläche erzeugt. Der Bildabstand I und die Bilddiagonale d können beispielsweise jeweils etwa 2 m betragen. Der erste Raumbereich 200 kann in diesem Fall kegelförmig ausgebildet sein und einen Öffnungswinkel von etwa 50° aufweisen.
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Befindet sich eine Person innerhalb des ersten Raumbereichs 200 und blickt in Richtung des Projektors 100, so besteht die Gefahr, dass das vom Leuchtmittel 110 ausgesandte und von der Optik 120 abgelenkte Licht in das Auge dieser Person fällt. Ist die Lichtstärke des durch das Leuchtmittel 110 ausgesandten Lichts zu groß, so besteht die Gefahr einer Blendung oder sogar einer Schädigung des Auges der Person.
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Auch wenn ein reflektierender Gegenstand in den ersten Raumbereich 200 eindringt, besteht die Gefahr, dass ein vom Leuchtmittel 110 ausgesandter und von dem Gegenstand reflektierter intensiver Lichtstrahl in das Auge eines Benutzers des Projektors 100 fällt, selbst wenn sich die Person außerhalb des ersten Raumbereichs 200 befindet. Auch in diesem Fall kann es zu einer Blendung oder einer Gesundheitsschädigung kommen.
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Es ist daher notwendig, die Lichtstärke des Leuchtmittels 110 derart zu begrenzen, dass Beeinträchtigungen von Personen in der Umgebung des Projektors 100 ausgeschlossen sind. Gleichzeitig ist allerdings eine möglichst hohe Lichtstärke des Leuchtmittels 110 wünschenswert, um einen helle Projektion mit großer Bilddiagonale d zu erzeugen. Aus diesem Grund weist der Projektor 100 der 1 und 2 ein lichtstarkes Leuchtmittel 110 auf, das zum Erzeugen einer qualitativ hochwertigen Projektion geeignet ist. Dringt eine Person oder ein Gegenstand in einen potentiell gefährlichen Bereich in der Umgebung des Projektors 100 ein, so wird die Lichtstärke des Leuchtmittels 110 reduziert oder das Leuchtmittel 110 komplett abgeschaltet, so dass eine Gefährdung von Personen ausgeschlossen ist.
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Zu diesem Zweck weist der Projektor 100 einen Annäherungssensor 130 auf. Der Annäherungssensor 130 ist dazu ausgebildet, zu erkennen, falls ein Gegenstand oder eine Person in einen zweiten Raumbereich 210 eindringt. Bevorzugt ist der zweite Raumbereich 210 ähnlich wie der erste Raumbereich 200 geformt und überlappt den ersten Raumbereich 200 zumindest teilweise. Falls der erste Raumbereich 200 kegelförmig ausgebildet ist, so ist der zweite Raumbereich 210 bevorzugt ebenfalls kegelförmig ausgebildet und weist einen etwas größeren Öffnungswinkel als der erste Raumbereich 200 auf. Die Detektionsreichweite r, also die Länge des zweiten Raumbereichs 210 vom Projektor 100 in Richtung der Projektionsfläche, kann dabei geringer als der Bildabstand I sein. Dies ist unkritisch, da die Intensität des vom Projektor 100 ausgesandten Lichts mit dem Abstand vom Projektor 100 abnimmt. In größerer Entfernung vom Projektor 100 stellt das vom Leuchtmittel 110 ausgesandte Licht keine Gefahr mehr dar. Die Detektionsreichweite r sollte so bemessen sein, dass ein potentiell gefährlicher Teil des ersten Raumbereichs 200 durch den zweiten Raumbereich 210 komplett umfasst ist.
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Der Annäherungssensor 130 kann beispielsweise ein kapazitiver Näherungsschalter sein. Solche kapazitiven Näherungsschalter sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt und weisen einen Oszillator auf, dessen frequenzbestimmende Kapazität teilweise von der Umgebung, in diesem Fall vom zweiten Raumbereich 210, gebildet wird. Dringt eine Person oder ein Gegenstand in den zweiten Raumbereich 210 ein, so ändert sich die Kapazität und damit auch die Frequenz des Oszillators. Diese Frequenzänderung ist einfach zu detektieren und signalisiert, dass eine Person oder ein Gegenstand in den zweiten Raumbereich 210 eingedrungen ist. Der als kapazitiver Näherungsschalter ausgebildete Annäherungssensor 130 kann eine oder mehrere Antennen umfassen. Durch eine geeignete Anordnung der Antennen ist es möglich, die Empfindlichkeit des Annäherungssensors 130 auf den zweiten Raumbereich 210 zu beschränken. Die Detektionsreichweite r kann von einigen cm bis hin zu beispielsweise 1 m reichen.
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Alternativ kann der Annäherungssensor 130 als Ultraschallsensor ausgebildet sein. In diesem Fall umfasst der Annäherungssensor 130 einen Ultraschallsender, der ein Ultraschallsignal in Richtung des zweiten Raumbereichs 210 aussendet. Befindet sich ein Gegenstand oder eine Person im zweiten Raumbereich 210, so reflektiert der Gegenstand oder die Person einen Teil des Ultraschallsignals zurück in Richtung des Projektors 100. Der Annäherungssensor 130 umfasst einen Ultraschallempfänger, der das reflektierte Ultraschallsignal empfängt. Ändert sich das reflektierte Ultraschallsignal, so stellt dies ein Indiz dafür dar, dass eine Person oder ein Gegenstand in den zweiten Raumbereich 210 eingedrungen ist. Durch geeignete Anordnung von Ultraschallsender und Ultraschallempfänger kann die Empfindlichkeit des Annäherungssensors 130 ebenfalls auf den zweiten Raumbereich 210 begrenzt werden. Die Detektionsreichweite r kann im Fall eines solchen Annäherungssensors 130 auch mehrere Meter betragen.
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Stellt der Annäherungssensor 130 fest, dass eine Person oder ein Gegenstand in den zweiten Raumbereich 210 eingedrungen ist, so ergreift der Annäherungssensor 130 geeignete Maßnahmen, um eine Personschädigung zu vermeiden. Beispielsweise kann der Annäherungssensor 130 die Intensität des vom Leuchtmittel 110 ausgesandten Lichts reduzieren. Der Annäherungssensor 130 kann das Leuchtmittel 110 auch komplett ausschalten. Alternativ kann der Annäherungssensor 130 die Optik 120 derart beeinflussen, dass das vom Leuchtmittel 110 ausgesandte Licht nicht mehr in den ersten Raumbereich 200 abgelenkt wird.
