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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Mikroprojektor mit einer Laserlichtquelle und mit wenigstens einem beweglichen Mikrospiegel zur Ablenkung eines Laserstrahls, wobei die Laserlichtquelle wenigstens einen ersten Laser und wenigstens eine Lasertreiberschaltung aufweist.
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In den letzten Jahren haben miniaturisierte Projektoren zunehmende Verbreitung gefunden. Derartige Projektoren können auf unterschiedlichen Bildgebungstechnologien basieren. Eine weit verbreitete Bauform verwendet als Bildgeber Flächenlichtmodulatoren auf der Basis von Flüssigkristallen (Liquid Crystal on Silicon, Abk. LCoS) oder Mikrospiegelarrays (Digitial Mirror Device, Abk. DMD). Daneben wurden ebenfalls miniaturisierte Projektoren entwickelt, bei denen ein Bild über die zeitlich veränderliche Ablenkung eines kollimierten Laserstrahls generiert wird. Die Ablenkeinheit eines derartigen miniaturisierten Projektors bildet dabei typischerweise ein MEMS-Spiegel. Der Bildaufbau erfolgt ähnlich dem von Kathodenstrahlröhren bekannten Verfahren. Die Trajektorie des Leuchtflecks auf einer Projektionsfläche, die durch die zeitlich veränderliche Ablenkung des Laserstrahls erzeugt wird, beschreibt dabei typischerweise ein Zeilenmuster. Durch eine zeitliche Modulation der Strahlungsintensität können dann Bildinhalte generiert werden. Miniaturisierte Projektoren auf der Basis von Mikrospiegeln sind bereits kommerziell erhältlich. Allgemein ist der Trend hin zu einer zunehmenden Miniaturisierung mit dem Ziel der Integration eines Projektormoduls in Smartphones zu beobachten. Projektormodule auf der Basis von Flächenlichtmodulatoren haben bereits Eingang in kommerziell erhältliche Smartphones gefunden. Miniaturisierte Projektoren eignen sich besonders für Präsentationszwecke. In diesem Zusammenhang sind Laserpointer als weiteres Hilfsmittel von großem Nutzen.
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Laserpointer erzeugen typischerweise einen Leuchtfleck mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern. Die Intensität im Fleck ist dabei in der Regel sehr viel größer als die Intensität eines im Hintergrund projizierten Bilds. Mit dem eigentlichen Projektor sind solche Intensitäten lokal normalerweise nicht zu erreichen. Ohne externes Zubehör sind daher bisher lediglich einfache Zeigehilfen, beispielsweise über den in GUIs üblichen Mauszeiger, zu realisieren. Daher ist der Gebrauch von externem Zubehör wie Laserpointern bislang üblich, um auf Zeigehilfen zurückzugreifen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einem Mikroprojektor mit einer Laserlichtquelle und mit wenigstens einem beweglichen Mikrospiegel zur Ablenkung eines Laserstrahls, wobei die Laserlichtquelle wenigstens einen ersten Laser und wenigstens eine Lasertreiberschaltung aufweist. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Lasertreiberschaltung dazu eingerichtet ist, den ersten Laser in einem Pulsbetrieb mit einer Leistung zu betreiben, welche größer ist, als die größtmögliche Leistung in einem Dauerstrichbetrieb. Vorteilhaft kann hierdurch ein Teilbereich eines von dem Mikroprojektor projizierten Bildes durch eine erhöhte Lichtintensität herausgehoben oder markiert werden. Vorteilhaft kann die erhöhte Lichtintensität in einem eigenen Markierungssymbol zusätzlich zum Bildinhalt, wie etwa einen Lichtpunkt oder Fleck, vergleichbar mit dem Lichtfleckeines Laserpointers wiedergegeben werden. Vorteilhaft kann aber auch ein vorhandener Bildausschnitt verstärkt wiedergegeben werden.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Laserlichtquelle wenigstens einen zweiten Laser aufweist und die Lasertreiberschaltung dazu eingerichtet ist, den zweiten Laser in einem Dauerstrichbetrieb zu betreiben. Vorteilhaft ist hierbei ein erster Laser im Pulsbetrieb für die leuchtstarke Markierung von Bildteilen vorgesehen, während ein oder mehrere zweite Laser im Dauerstrichbetrieb das eigentliche Bild schreiben. Vorteilhaft sind sämtliche Strahlengänge für Laserstrahlen dabei dergestalt ausgerichtet, dass die Strahlen nach Reflexion an sämtlichen Mikrospiegeln entweder zu jedem Zeitpunkt in den gleichen Raumwinkel gelenkt werden oder zumindest durch Anfahren geeigneter unterschiedlicher Spiegelauslenkungen in zeitlicher Folge in einen gemeinsamen Raumwinkelbereich gelenkt werden können.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lasertreiberschaltung dazu eingerichtet ist, den ersten Laser sowohl im Pulsbetrieb als auch im Dauerstrichbetrieb zu betreiben. Vorteilhaft ist hierbei, dass ein oder mehrere erste Laser sowohl im Dauerstrichbetrieb das Bild schreiben, als auch im Pulsbetrieb die Markierungsfunktion realisieren. Vorteilhaft kann so die Markierungsfunktion kompakt und kostengünstig ohne zusätzliche Laser realisiert werden.
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Vorteilhaft ist auch, dass die Lasertreiberschaltung für einen Pulsbetrieb mit einem Tastverhältnis von <= 0,01 eingerichtet ist. Vorteilhaft kann hierdurch die Wärmeentwicklung des Lasers im Pulsbetrieb stark reduziert werden, was einen Pulsbetrieb mit sehr hoher Leistung ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lasertreiberschaltung dazu eingerichtet ist, den ersten Laser im Pulsbetrieb mit einer Leistung zu betreiben, welche um den Faktor >= 10 größer ist, als die größtmögliche Leistung im Dauerstrichbetrieb. Vorteilhaft wird hierdurch eine deutliche lokale Helligkeitssteigerung des Laserlichts gegenüber der Intensität im Dauerstrichbetrieb erzielt, was eine auffällige Markierungsfunktion ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Mikroprojektor dazu eingerichtet ist, ein Bild zu erzeugen, indem wenigstens ein Spiegel periodische Kippbewegungen vollzieht, die zu einer Ablenkung des Laserstrahls in zwei unterschiedlichen Richtungen führen, und gleichzeitig die Lasertreiberschaltung die Ausgangsleistung der Laserquelle im Dauerstrichbetrieb synchron zur periodischen Spiegelbewegung und entsprechend des darzustellenden Bildinhalts steuert.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lasertreiberschaltung dazu eingerichtet ist, im Pulsbetrieb einen Puls oder einer Kette von Pulsen zeitlich synchron zur periodischen Spiegelbewegung des Mikrospiegels zu erzeugen, sodass die Erzeugung eines Strompulses oder einer Kette von Strompulsen periodisch mit dem Aufbau eines vollständigen zu projizierenden Bildes erfolgt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Lasertreiberschaltung dazu eingerichtet ist, zu einem einstellbarenden Einsatzzeitpunkt einen Puls oder eine Pulskette im Pulsbetrieb relativ zum Beginn der periodischen Spiegelbewegung, die zum Aufbau eines vollständigen Bilds erfolgt, zu erzeugen.
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Die Erfindung gewährt die Funktionalität eines Laserpointers in einem Projektionsmodul auf der Basis von Mikrospiegeln. Dies kann in der beschriebenen Erfindung bei simultaner Darstellung eines beliebigen Bildinhalts mit dem gleichen Projektionsmodul erfolgen. Auf diese Weise ist der Nutzer nicht mehr darauf angewiesen, einen Laserpointer als Zubehör mitzuführen. Die Lösung beruht dabei nicht zwingend auf einer zusätzlichen Strahlquelle im Projektor, sondern greift im einfachsten Falle auf die ohnehin vorhandenen Laserquellen eines Mikrospiegel-Projektors zurück. Ferner ist bei der vorliegenden, integrierten Lösung auch kein zusätzlicher Mikrospiegel erforderlich, mit dem eine etwaige zusätzliche Strahlquelle, die als Laserpointer dienen soll, quasistatisch über den Bildbereich verfahren werden kann.
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In einem typischen Anwendungsfall würde ein Nutzer ein Endgerät, in dem das Projektionsmodul integriert ist, bei einer Präsentation in der Hand halten. Wenn das Endgerät (z. B. ein Mobiltelefon mit eingebautem Mikrospiegelprojektor) über ein Touch-Display verfügt, so könnte der Nutzer die projizierte Präsentation gleichzeitig auf dem Display verfolgen und durch eine Touch-Geste die Lage des Laser-Lichtpunkts zur Hervorhebung von Präsentationsinhalten im projizierten Bildbereich verschieben. Im Gegensatz zu einem externen Laserpointer ergibt sich des Weiteren der Vorteil, dass sich die Spektralfarbe des hervorgehobenen Lichtpunkts im Bild über die Farbmischung der vorhandenen RGB-Laser frei einstellen lässt. Ein Laserpointer als externes Zubehör hingegen ist durch die übliche Verwendung einer einzigen Strahlquelle auf eine Farbe festgelegt.
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Die Funktionalität eines Laserpointers wird dadurch bereitgestellt, dass während des Zeilenaufbaus eine (oder mehrere Laserdioden) auf sehr kurzer Zeitskala (< 1µs) bei hoher Ausgangsleistung betrieben werden. Der Zeitpunkt des Einschaltens ist dabei mit dem Bildaufbau synchronisiert, sodass der entstehende Leuchtfleck ortsfest erscheint. Das Prinzip macht sich zunutze, dass auf den genannten Zeitskalen (< 1µs) ein unbedenklicher Betrieb der Laserdiode bei sehr hohen Strömen möglich ist. Diese können beispielsweise einen Faktor zehn über dem für den Dauerstrichbetrieb spezifizierten Strom liegen. Auf der Projektionsfläche entsteht dann ein hell leuchtender Fleck, der sich deutlich von der Helligkeit abhebt, mit der das Bild dargestellt wird. Auf diese Weise entsteht der Eindruck eines Laserpointers, der einzelne Bildelemente hervorheben kann.
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Zeichnung
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1 zeigt schematische eine Bilddarstellung eines erfindungsgemäßen Mikroprojektors sowie einen zugehörigen Laserstrom über die Zeit.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikroprojektors in einem ersten Ausführungsbeispiel.
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3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikroprojektors in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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1 zeigt schematische eine Bilddarstellung eines erfindungsgemäßen Mikroprojektors sowie einen zugehörigen Laserstrom über die Zeit.
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1a zeigt dabei einen mit einem erfindungsgemäßen Mikrospiegelprojektor darzustellenden Bildinhalt 1000, bei dem ein Element in der Art eines Laserpointers hervorgehoben wird (z.B. ein Balkendiagramm). Dazu wird ein Lichtfleck oder Lichtpunkt 1 erzeugt, welcher eine deutlich größere Helligkeit aufweist, als die übrige Bilddarstellung.
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1b zeigt schematisch ein projiziertes Bild 2000 und soll verdeutlichen, dass der Bildaufbau sequenziell erfolgt; hier in Form eines progressiven Zeilenscanverfahrens. Der Bildbereich wird dabei von einem Laserstrahl auf einer Trajektorie 2 abgetastet.
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1c zeigt den zeitlichen Verlauf der Strommodulation für zwei exemplarisch herausgegriffene Zeilen der Trajektorie 2, die den hervorzuhebenden Lichtpunkt 1 enthalten. Während zur Darstellung des Bildinhalts der Strom I durch die Laserdiode im Bereich der Spezifikation für den Dauerstrichbetrieb liegt (bei miniaturisierten Projektoren also typischerweise in der Größenordnung von 100 mA), erfolgt erfindungsgemäß zur Generierung des Lichtpunkts 1 eine impulsartige Bestromung (Dauer im Submikrosekundenbereich) mit deutlich höheren Strömen (bis in den Bereich von einigen Ampere).
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In einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikroprojektors wird dazu eine oder mehrere der Laserdioden des vorhandenen RGB-Moduls bestromt, wie in 2 gezeigt ist.
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In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mikroprojektors wird alternativ eine zusätzlich integrierte Impulslaserdiode bestromt, wie in 3 gezeigt ist.
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Der Strompuls ist dabei bevorzugt dergestalt mit dem Bildinhalt und somit auch der Spiegelbewegung eines ablenkbaren Mikrospiegels des Mikroprojektors synchronisiert, dass der Lichtfleck 1 ortsfest an einem frei wählbaren Punkt bleibt. In dem in 1c dargestellten Schema ist dies an dem festen zeitlichen Versatz τ_offset relativ zum Umkehrpunkt 20 der Spiegelbewegung eines ablenkbaren Mikrospiegels des Mikroprojektors ersichtlich.
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Alternativ kann der Lichtfleck aber auch beweglich angeordnet sein, indem der zeitlichen Versatz τ_offset verändert wird. So kann der Lichtpunkt 1 beispielsweise eine Kreisbewegung um ein Detail des Bildinhalts ausführen, oder auch eine Unterstreichung ausführen.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikroprojektors in einem ersten Ausführungsbeispiel. Dargestellt ist ein Mikroprojektor 10 mit einer Laserlichtquelle 100 und mit einem beweglichen Mikrospiegel 200 zur Ablenkung eines Laserstrahls. Die Laserlichtquelle 100 weist drei erste Laser 110, 120, 130, einen Strahlkombinierer 170 und eine Lasertreiberschaltung 150 auf. Die Lichterzeugung findet typischerweise in einer Laserdiode statt, da hier eine direkte Konversion der zugeführten elektrischen Leistung in Lichtstrahlung möglich ist. Laserdioden erreichen dabei einen hohen Grad an Kompaktheit und Effizienz. Vorteilhaft für die Verwendung in Laserprojektoren ist zudem, dass eine Modulation der Strahlungsintensität mit hoher Frequenz möglich ist. In einigen Fällen kommen daneben auch optisch gepumpte Halbleiter- oder Festkörperlaser mit nachfolgender Frequenzverdopplung zum Einsatz. Hier würde die Lasertreiberschaltung, die Bestandteil der Erfindung ist, dann für die Bestromung der Laserdioden zuständig sein, die als Pumplichtquelle dienen.
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Erfindungsgemäß ist die Lasertreiberschaltung 150 dazu eingerichtet, einen oder mehrere der Laser 110, 120, 130 in einem Pulsbetrieb mit einer Leistung zu betreiben, welche größer ist, als die größtmögliche Leistung in einem Dauerstrichbetrieb. Die Lasertreiberschaltung 150 weist dazu einen ASIC/FPGA 152 und einen Lasertreiber IC 154 auf. Dem ASIC/FPGA 152 werden Bilddaten 1010 zugeführt, aus denen sequentielle Pixelinformationen für die Bilderzeugung 1110 generiert und dem Lasertreiber IC 154 zugeführt werden. Der ASIC/FPGA 152 generiert außerdem ein Mikrospiegel-Steuersignal 1512, welches einer Spiegelantriebsregelung 1200 zugeführt wird. die Spiegelantriebsregelung 1200 generiert ein Mikrospiegel-Antriebssignal 1220, welches dem Mikrospiegel 200 zugeführt wird und eine Ablenkung des Spiegels in zwei Richtungen bewirkt. Alternativ können auch mehrere in einem optischen Strahlengang nacheinander angeordnete Spiegel vorhanden sein, die beispielsweise jeweils in nur einer Richtung ablenkbar sind. Die optischen Strahlengänge der drei ersten Laser 110, 120, 130 werden in einem Strahlkombinierer 170 zu einem Strahlengang zusammengeführt, sodass von den drei Lasern ausgesendete Laserstrahlen zusammen auf den Mikrospiegel 200 treffen. Die Ablenkung des Mikrospiegels 200 in zwei Richtungen bewirkt das Schreiben des projizierten Bildes 2000 entlang der Trajektorie 2 mittels der drei ersten Laser 110, 120, 130.
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Der ASIC bzw. FPGA 152 generiert außerdem einen TTL-Triggerpuls 1120, der entsprechend den Eingangsdaten in Form von Pixelkoordinaten 1020 für das Zentrum des Lichtflecks 1 mit dem Signal für den zeilenweisen Bildaufbau 1110 synchronisiert ist. Dieser Triggerpuls 1120 veranlasst eine Pulsstufe im Lasertreiber-IC 154 zur Generierung eines kurzen Strompulses. Die Pulsstufe kann auch extern in einem diskreten oder integrierten Schaltkreis realisiert sein. Der Strompuls wird dem Strom für den Dauerstrichbetrieb (cw-Strom) überlagert, mit dem über die vorhandenen Laserdioden des RGB-Moduls ein Bild generiert wird. Der daraus gebildete kombinierte cw/puls-Laserstrom 160 wird den ersten Lasern 110, 120, 130 zugeführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Farbe des Lichtflecks 1 prinzipiell frei einstellbar. Dazu kann vorgesehen sein, dass der Lasertreiber vom ASIC neben dem Triggerpuls auch Farbinformationen erhält. Dies geschieht beispielsweise über das Beschreiben eines entsprechenden Registers über einen SPI-BUS. Der Lichtfleck 1 erfüllt die Funktion eines Laserpointers. Die Erfindung schafft somit gewissermaßen ein Laserprojektionssystem mit integrierter Laserpointerfunktion.
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3 zeigt ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Mikroprojektors in einem zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind für das RGB-Modul drei zweite Laser 210, 220, 230 eingesetzt, welchen vom Lasertreiber IC 154 ein cw-Laserstrom 250 zugeführt wird, der den Dauerstrichbetrieb der zweiten Laser ermöglichen soll. Dier Triggerpuls 1120 veranlasst eine Pulsstufe im Lasertreiber-IC 154 zur Generierung eines kurzen Strompulses 260, welcher separat einem ersten Laser 240 zugeführt wird, der den Pulsbetrieb ermöglichen soll. Hierbei handelt es sich in dem beschriebenen Beispiel um eine eigens für die Laserpointerfunktion eingesetzte Impulslaserdiode.
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Die Erfindung nutzt unter anderem den Umstand, dass beim sequentiellen Schreiben eines Bildes für jeden Bildpunkt nur eine verhältnismäßig kurze Zeitspanne zur Verfügung steht und aufgrund der Trägheit des Auges des Betrachter auch nur notwendig ist.
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In einem Laserprojektor mit Mikrospiegeln als Ablenkeinheit wiederholt sich im Zeilenscan-Verfahren die Spiegelauslenkung in einer Richtung typischerweise mit einer Frequenz von ca. 60 Hz, während die Auslenkfrequenz in der anderen Richtung z. B. 21 kHz beträgt. In diesem Fall wird dann z.B. pro Sekunde 60mal ein Bild mit ca. 700 Zeilen generiert, wenn die Winkelbewegung mit der geringeren Frequenz einen ideal sägezahnförmigen Verlauf beschreibt. Soll die Bildinformation insgesamt mit einer Auflösung von 1280×720 Pixeln dargestellt werden (HD-Auflösung), so müssen die Strahlquellen mit einer Taktrate von insgesamt ca. 55 MHz moduliert werden. Auf die Möglichkeit zur Generierung von Subpixeln wird hier der Einfachheit halber nicht eingegangen. Ebenfalls bleiben Austastlücken an Umkehrpunkten der Spiegelbewegung unberücksichtigt. Ein einzelner Bildpunkt entspricht dabei der Trajektorie 2, die der Leuchtfleck 1 innerhalb von ca. 20 ns beschreibt.
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Der Punkt, den ein Laserpointer auf der Projektionsfläche erzeugen würde, hätte typischerweise eine Ausdehnung, die wenigen Pixeln des dargestellten Bilds entspricht. Übertragen auf die Trajektorie des Laserstrahls würden z.B. fünf Bildpunkte nach der obigen Abschätzung einem Zeitintervall von etwa 100 ns entsprechen. Ein derartiges Zeitintervall ist typisch für den Pulsbetrieb im Sinne der vorliegenden Erfindung.
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Innerhalb eines Strompulses mit einer Dauer im Submikrosekundenbereich findet bei Halbleiterlasern, wie sie als Strahlquelle in Projektoren verwendet werden, typischerweise keine nennenswerte Erwärmung des Bauteils statt. Dies ändert sich auch bei einer Wiederholung des Pulses nicht, vorausgesetzt, dass die Repetitionsrate im kHz-Bereich bleibt (das Tastverhältnis sollte idealerweise im Bereich unterhalb von 1% bleiben). Halbleiterlaser für miniaturisierte Projektoren ermöglichen im Dauerstrichbetrieb Ausgangsleistungen, die typischerweise im Bereich von 50–100 mW liegen. Der Begriff Dauerstrichbetrieb steht im Sinn der vorleigenden Erfindung stellvertretend für sämtliche Intensitätsmodulationen und Schaltzeiten, die zur Darstellung eines flächig projizierten Bildinhalts eines Laserprojektiors im Stand der Technik vorgenommen worden. Ein Dauerstrichbetrieb im eigentlichen Sinne des Wortes würde bei einem Laserprojektor schließlich nur zur Darstellung eines monochromen und nahezu homogenen Bildes führen. Höhere Leistungen sind im Dauerstrichbetrieb dagegen aufgrund der Selbsterwärmung des Bauteils in der Regel nicht möglich. Da im Pulsbetrieb jedoch keine nennenswerte Eigenerwärmung stattfindet, kann innerhalb eines Pulses die Laserdiode mit deutlich höheren Strömen betrieben werden, sodass auch die Ausgangsleistung im Puls deutlich höhere Werte annehmen kann (bis in den Watt-Bereich). Hierbei ist jedoch auch zu beachten, dass eine irreversible Facettenschädigung der Lichtaustrittsflächen des Halbleiterlasers, bekannt auch als „Catastrophic Optical Damage“ (COD) aufgrund zu hoher Leistungsdichten vermieden wird.
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Der in dieser Erfindung beschriebene Projektor beinhaltet in einer Ausführung nun einen Lasertreiber, der es ermöglicht, dem modulierten Laserstrom, wie er zur Generierung eines beliebigen Bildinhalts erforderlich ist, kurze Stromimpulse mit Dauern im Submikrosekundenbereich zu überlagern. In 1 ist die Höhe des Laserstroms in Abhängigkeit von der Zeit aufgetragen. Das exemplarische Zeitintervall, das hier betrachtet wird, entspricht dabei der Dauer, die zur Darstellung von zwei Zeilen benötigt wird. Zur Darstellung der Pixel des Bildinhalts wird die Laserquelle hier innerhalb einer Zeile entsprechend der gewünschten Helligkeit pro Pixel bei Ausgangsleistungen zwischen typischerweise 0–100 mW betrieben. Dem Stand der Technik entsprechend, können die Laserquellen am Zeilenanfang und Ende vollständig ausgeschaltet werden, um zu verhindern, dass am Umkehrpunkt der Trajektorie unannehmbar hohe Helligkeiten entstehen. An einem wählbaren Punkt innerhalb des Zeilenintervalls wird nun der Strom für einen Zeitraum im Submikrosekundenbereich um ein Vielfaches erhöht. In der nächsten Zeile wird der Puls dann zu einem u.a. durch die Zeilenfrequenz festgelegten Zeitpunkt wiederholt. Auf diese Weise erfolgt eine Synchronisation zur Spiegelbewegung. Nach dem wenige Zeilen generiert wurden, wird die Erzeugung des Laserpuls für die übrigen darzustellenden Zeilen ausgesetzt. Übertragen auf die Trajektorie, die der Leuchtfleck auf einer Projektionsfläche im dargestellten Zeitraum durchfährt, entsteht dann ein zusammenhängendes Gebiet von wenigen Pixeln Ausdehnung, innerhalb dessen die Helligkeit gegenüber dem übrigen Bildinhalt deutlich erhöht ist. Auf diese Weise entsteht ein Fleck, der dem eines Laserpointers vergleichbar ist. Wird der Puls über alle Zeilen hinweg zu festen, durch die Zeilenfrequenz festgelegten Zeitpunkten, wiederholt kann sogar eine vertikale Linie dargestellt werden, die sich deutlich vom Hintergrund abhebt.
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Indem der zeitliche Abstand des Pulses zum Zeilenende verändert wird, kann die örtliche Position des Punktes in einer Richtung (typischerweise in der Horizontalen) verändert werden. Die Wahl der Zeilen, in denen überhaupt eine Überlagerung mit Pulsen erfolgt, ermöglicht dagegen eine Verschiebung des Punktes in der anderen Richtung (Vertikale).
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Bis hierher wurde das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 2 beschrieben, bei der auf die bereits vorhandenen Laserquellen zurückgegriffen wird. In Hinblick auf ein kostengünstiges Projektormodul handelt es sich hierbei sich um eine bevorzugte Variante. Die verwendeten Laserdioden müssten allerdings sowohl für den cw-Betrieb als auch für den Pulsbetrieb, also für den Betrieb bei kurzen und im Vergleich zum cw-Betrieb hohen Stromimpulsen geeignet und für beide Betriebsmodi freigegeben sein.
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Alternativ dazu kann im Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 3 zur Realisierung einer integrierten Laserpointerfunktion jedoch auch eine zusätzliche Laserquelle im Projektor vorgesehen werden, deren Strahl koaxial zum vereinigten Strahl des bereits vorhandenen RGB-Lasermoduls geführt wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Impulslaserdiode 240 mit Emission im sichtbaren Lichtspektrum handeln (z. B. bei einer Wellenlänge von 670 nm), die speziell für den Pulsbetrieb, also für Pulslängen im Submikrosekundenbereich und Wiederholungsraten bis in den kHz-Bereich optimiert wurde und die dadurch unempfindlich gegenüber irreversiblen Facettenschädigungen und Eigenerwärmung ist. Zum Einsatz können hier z. B. auch Breitstreifenlaser kommen, bei denen die Leistungsdichte an den Austrittsfacetten im Vergleich zu Laserdioden mit einmodigem und dadurch bedingt auch engerem Strahlprofil deutlich verringert ist. Diese Lösung hätte immer noch den Vorteil, dass auf die vorhandenen Spiegel zur Strahlablenkung und damit zum Verschieben des Laserpointers im Bildbereich zurückgegriffen werden kann.
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Zur Realisierung der Laserpointerfunktion ist hierzu ein angepasster Lasertreiber 154 erforderlich. Dieser sollte eine spezielle Treiberstufe enthalten, die zur Generierung der kurzen Strompulse mit Dauern im sub-µs-Bereich geeignet ist. Der Strom I kann dabei im Puls Werte bis zu mehreren Ampere erreichen. Im Stand der Technik sind hier geeignete Realisierungsformen bekannt, bei denen beispielsweise über einen MOSFET oder einen Avalanche-Transistor beim Anliegen eines Triggersignals eine Kapazität über der Laserdiode entladen wird. In der vorliegenden Erfindung wird der Strompuls dieser Treiberstufe entweder direkt einer eigens für die Laserpointerfunktion intergrierten Impulslaserdiode 240 zugeführt oder aber mit dem Strom, der entsprechend dem Bildinhalt moduliert ist, überlagert und dann den Laserdioden des vorhandenen RGB-Moduls zugeführt. Alternativ können auch Treiber-ICs mit mehreren integrierten Treiberstufen eingesetzt werden. Eine Laserdiode kann dann mit einer Treiberstufe im Dauerstrichmodus betrieben wird, während beim Anliegen eines Steuersignals weitere Treiberstufen zugeschaltet werden, welche die im Pulsbetrieb benötigten höheren Ströme für den geforderten Zeitraum < 1 µs zur Verfügung stellen.
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Der Lasertreiber kann auf unterschiedliche Weise mit dem für die Bildgenerierung und die Spiegelsteuerung zuständigen ASIC oder FPGA synchronisiert werden. Beispielsweise kann vom ASIC/FPGA zum Zeitpunkt, der beim zeilenweisen Bildaufbau dem gewählten Ort des Laserpointers innerhalb des Bilds entspricht, ein TTL-Signal an einen entsprechenden Eingang des Lasertreibers gesendet werden, wie im Blockdiagramm in 2 dargestellt ist. Alternativ kann die Signalübertragung auch nach anderen Standards erfolgen, beispielsweise kann die Übertragung des Steuersignals auch nach dem LVDS-Standard vollzogen werden. Eine ansteigende Signalflanke wird vom Lasertreiber dann zum Anlass genommen, einen kurzen Strompuls im Submikrosekundenbereich zu generieren. Dieser Strompuls wird dann wiederum dem cw-Strom der vorhandenen Laserquellen überlagert oder aber einer zusätzlich vorhandenen Impulslaserdiode mit Emission im Sichtbaren zugeführt. Alternativ ist auch eine Kommunikation über den SPI-Bus denkbar. Der ASIC/FPGA würde hierbei die Rolle des Busmasters übernehmen, während der Lasertreiber die Rolle des Slaves zugewiesen würde. Die Kommunikation mit dem Lasertreiber-IC müsste dann über einen entsprechenden Slave-Select-Pegel (Zero) hergestellt sein. Über die MOSI-Leitung würde dann zum gegebenen Zeitpunkt (siehe oben) ein Register im Lasertreiber-IC mit einem zu definierenden Wert beschrieben, der dem Lasertreiber signalisiert, dass unmittelbar ein Strompuls zu generieren ist. Eventuelle Verzögerungszeiten in der Befehlsverarbeitung durch den Slave müssten gegebenenfalls vom Master berücksichtigt werden, um tatsächlich eine Generierung des Laserpointerflecks an der gewünschten Stelle im Bild zu ermöglichen.
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In den obigen Auführungen wurde die Realisierung eines hellen Lichtpunkts im Bild in Bezug auf ein progressives Zeilenscanverfahren beschrieben. Genauso denkbar ist jedoch die Darstellung der Laserpointerfunktion in anderen Verfahren des Bildaufbaus. Zu nennen ist hier beispielsweise der sogenannte Lissajous-Scan. Voraussetzung ist jedoch auch hier wieder eine geeignete Synchronisation des Laserpulses mit der Spiegelbewegung.
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Außerdem ist denkbar, anstelle eines einfachen hellen Lichtpunktes ein Markierungsobjekt wie beispielsweise einen Mauszeiger, einen Unterstrich oder ein anderes strukturiertes Objekt mit erhöhter Helligkeit darzustellen. Ebenfalls ist denkbar, Teile des darzustellenden Projektorbildes selbst mit erhöhter Helligkeit zu projizieren und so gegenüber der Umgebung herauszuheben, zu markieren. Dies können beispielsweise Buchstaben oder ganze Wörter eines Textes sein oder auch Teile einer bildlichen Darstellung. Voraussetzung hierfür ist lediglich, dass die Ausdehnung des Objektes oder bereichs erhöhter Helligkeit klein gegenüber der Ausdehnung des gesamten Projektorbildes ist, derart, dass der Pulsbetrieb noch möglich ist, ohne den Laser zu sehr zu erwärmen.
