DE102016215984A1 - Method and device for scanning a projection surface with a laser beam - Google Patents

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Gael Pilard
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtasten einer Projektionsfläche mit einem Laserstrahl, wobei der Laserstrahl mittels eines Laserresonators erzeugt wird und der Laserstrahl mittels eines Ablenkelements, insbesondere mittels eines Mikrospiegels, auf die Projektionsfläche abgelenkt wird, wobei das Ablenkelement in einer ersten Richtung ausgelenkt wird bis es eine Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt wird, wobei bei Erreichen der Umlenkstellung der Laserstrahl für die Dauer einer vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet wird und der Laserstrahl nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet wird.The invention relates to a method for scanning a projection surface with a laser beam, wherein the laser beam is generated by means of a laser resonator and the laser beam is deflected by means of a deflecting element, in particular by means of a micromirror, on the projection surface, wherein the deflecting element is deflected in a first direction until it reaches a deflection position and is deflected starting from the deflection position in a direction opposite to the first direction second direction, upon reaching the deflection of the laser beam is dimmed for the duration of a predetermined dimming and the laser beam is faded after the dimming time.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The invention is based on a method according to the preamble of patent claim 1. Furthermore, the invention is based on a device according to the preamble of patent claim 10.

Solche Projektionsverfahren können Anwendung in miniaturisierten Projektionsvorrichtungen für mobile Kommunikationsgeräte wie z. B. für Mobiltelefone, Smartphones, Tablet-Computer und Laptops finden. Diese Vorrichtungen weisen üblicherweise einen Laserresonator und mindestens ein Ablenkelement in Form eines Mikrospiegels zum Ablenken des Laserstrahls auf. Das Ablenkelement wird dabei üblicherweise in einer ersten Richtung ausgelenkt, um den Laserstrahl zeilenweise über die Projektionsfläche zu führen. Ausgehend von einer Umlenkstellung des Ablenkelements – in welcher der Laserstrahl den Rand des Projektionsbereichs erreicht – wird das Laserstrahl in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt. Der Laserstrahl wird auf diese Weise hin und her über die Projektionsfläche bewegt. Such projection methods can be used in miniaturized projection devices for mobile communication devices such. B. for mobile phones, smartphones, tablet computers and laptops. These devices usually have a laser resonator and at least one deflecting element in the form of a micromirror for deflecting the laser beam. The deflection element is usually deflected in a first direction in order to guide the laser beam line by line over the projection surface. Starting from a deflection position of the deflection element - in which the laser beam reaches the edge of the projection region - the laser beam is deflected in a second direction opposite to the first direction. The laser beam is thus moved back and forth over the projection surface.

Die von dem Laserresonator abgegebene Strahlungsleistung wird durch Sicherheitsvorgaben beschränkt, welche unerwünschte Schädigungen der Augen verhindern sollen. Hierbei bestehen zum einen Vorgaben betreffend die maximal zulässige Strahlungsleistung für das einmalige Abtasten des Auges. Zum anderen existieren Vorgaben für das zweimalige Abtasten des Auges in kurzer Abfolge. Üblicherweise limitiert das letztgenannte Kriterium die Strahlungsleistung des Laserresonators. Denn am Rand der Projektionsfläche – dort wo die Abtastrichtung des Laserstrahls umgekehrt wird – wird derselbe Bereich der Projektionsfläche in kurzer Abfolge zweimal hintereinander mit dem Laserstrahl abgetastet. Um den Sicherheitsvorgaben gemäß dem zweiten Kriterium zu genügen, ist es daher oftmals erforderlich, die Strahlungsleistung des Laserresonators zu reduzieren, wodurch sich bei der Projektion eines Bilds auf die Projektionsfläche die Helligkeit verringert. The radiation power delivered by the laser resonator is limited by safety specifications which are intended to prevent unwanted damage to the eyes. On the one hand, there are specifications concerning the maximum permissible radiant power for the single scanning of the eye. On the other hand, there are specifications for scanning the eye twice in quick succession. Usually, the latter criterion limits the radiation power of the laser resonator. Because at the edge of the projection surface - where the scanning direction of the laser beam is reversed - the same area of the projection surface is scanned in quick succession twice in succession with the laser beam. Therefore, in order to meet the safety specifications according to the second criterion, it is often necessary to reduce the radiation power of the laser resonator, which reduces the brightness when projecting an image onto the projection surface.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Strahlungsleistung unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zu erhöhen. It is an object of the present invention to increase the radiation power in compliance with safety regulations.

Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 und die Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 10 haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass bei Erreichen der Umlenkstellung der Laserstrahl für die Dauer einer vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet wird und der Laserstrahl nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet wird. Hierdurch kann verhindert werden, dass der Randbereich der Projektionsfläche in kurzer Abfolge zweimal hintereinander abgetastet wird. Vielmehr wird dieser Randbereich nur einfach abgetastet, so dass die maximale Strahlungsleistung nicht mehr durch das Kriterium des möglichen zweimaligen Abtastens des Auges in kurzer Abfolge limitiert wird. Die vorgegebene Abblendzeit kann derart gewählt werden, dass dieses Kriterium weniger restriktiv ist als das Kriterium des einmaligen Abtastens. Hierdurch wird es möglich, die Strahlungsleistung des Laserresonators zu erhöhen ohne die maximal zulässige Strahlungsleistung zu überschreiten.The inventive method according to claim 1 and the apparatus according to claim 10 have over the prior art has the advantage that when reaching the deflection of the laser beam is dimmed for the duration of a predetermined dimming and the laser beam is faded after the dimming. In this way it can be prevented that the edge region of the projection surface is scanned twice in quick succession. Rather, this edge region is scanned only simply, so that the maximum radiation power is no longer limited by the criterion of the possible two times scanning of the eye in a short sequence. The predetermined dimming time can be chosen such that this criterion is less restrictive than the criterion of the one-time sampling. This makes it possible to increase the radiation power of the laser resonator without exceeding the maximum allowable radiant power.

Bevorzugt wird die Abblendzeit derart gewählt, dass der Laserstrahl innerhalb der Abblendzeit einen Weg abtastet, welcher eine Länge aufweist, die kleiner als 15 % der Ausdehnung der Projektionsfläche in der ersten Richtung ist, bevorzugt kleiner als 10 %, besonders bevorzugt kleiner als 8%, beispielsweise 7,5 %. Diese Werte haben sich als besonders geeignet erwiesen, die Strahlungsleistung erhöhen zu können. The dimming time is preferably selected such that within the dimming time the laser beam scans a path which has a length which is less than 15% of the extent of the projection area in the first direction, preferably less than 10%, particularly preferably less than 8%, for example 7.5%. These values have proven to be particularly suitable for increasing the radiant power.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist der Laserstrahl bis zum Erreichen der Umlenkstellung des Ablenkelements aufgeblendet, so dass der Randbereich der Projektionsfläche mit dem Laserstrahl abgetastet werden kann. Somit tastet der Laserstrahl vor Erreichen der Umlenkstellung des Ablenkelements die Projektionsfläche ab. According to a preferred embodiment of the method, the laser beam is superimposed until it reaches the deflection position of the deflection element, so that the edge region of the projection surface can be scanned with the laser beam. Thus, the laser beam scans the projection surface before reaching the deflection position of the deflection.

Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher der Laserstrahl durch Abschalten des Laserresonators abgeblendet wird. Das Abschalten des Laserresonators kann elektrisch erfolgen und bietet den Vorteil, dass keine mechanischen Bauteile zum Abblenden erforderlich sind. Bei einem als Halbleiterlaser ausgebildeten Laserresonator kann das Abschalten beispielsweise durch Reduktion einer Versorgungsspannung erfolgen. An embodiment has proven to be advantageous in which the laser beam is dimmed by switching off the laser resonator. The shutdown of the laser resonator can be done electrically and has the advantage that no mechanical components are required for dimming. In the case of a laser resonator designed as a semiconductor laser, the switching off can take place, for example, by reducing a supply voltage.

Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung wird der Laserstrahl durch Betätigung einer Abblendvorrichtung abgeblendet. Die Abblendvorrichtung kann eine geöffnete Stellung aufweisen, in welcher der Laserstrahl die Abblendvorrichtung passieren kann und eine geschlossene Stellung, in welcher der Laserstrahl blockiert wird. Bevorzugt ist die Abblendvorrichtung als mechanische Blende oder mechanischer Verschluss ausgebildet. Alternativ kann die Abblendvorrichtung als Strahlfalle ausgestaltet sein. According to an alternative advantageous embodiment, the laser beam is dimmed by operating a dimming device. The dimming device may have an open position in which the laser beam can pass the dimming device and a closed position in which the laser beam is blocked. Preferably, the dimming device is designed as a mechanical diaphragm or mechanical closure. Alternatively, the dimming device can be configured as a beam trap.

Als vorteilhaft hat es sich ferner erwiesen, wenn der Abstand zwischen dem Ablenkelement und der Projektionsfläche ermittelt wird und die Strahlungsleistung des Laserresonators in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand eingestellt wird. Die maximal zulässige Strahlungsleistung gemäß den bestehenden Sicherheitsvorgaben für Laserprojektionsvorrichtungen ist oftmals abhängig von dem Abstand von der Projektionsfläche. Durch die Ermittlung des Abstands, beispielsweise mittels eines Abstandssensors oder eines Näherungssensors, wird es möglich, die Strahlungsleistung des Laserresonators derart einzustellen, dass sie den für den jeweiligen Abstand zur Projektionsfläche zulässigen Wert nicht überschreitet. It has also proven to be advantageous if the distance between the deflection element and the projection surface is determined and the radiation power of the laser resonator is set as a function of the determined distance. The The maximum permissible radiation power according to the existing safety specifications for laser projection devices is often dependent on the distance from the projection surface. By determining the distance, for example by means of a distance sensor or a proximity sensor, it is possible to set the radiation power of the laser resonator such that it does not exceed the permissible value for the respective distance to the projection surface.

In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn der Abstand zwischen dem Ablenkelement und der Projektionsfläche ermittelt wird und der Laserstrahl abgeblendet wird, wenn der Abstand einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitet.In this context, it is particularly preferred if the distance between the deflection element and the projection surface is determined and the laser beam is dimmed when the distance falls below a predetermined minimum distance.

Eine bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das Ablenkelement in der zweiten Richtung ausgelenkt wird bis es eine weitere Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der weiteren Umlenkstellung in die erste Richtung ausgelenkt wird, wobei bei Erreichen der weiteren Umlenkstellung der Laserstrahl für die Dauer der vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet wird und der Laserstrahl nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet wird. A preferred embodiment provides that the deflection element is deflected in the second direction until it reaches a further deflection position and is deflected starting from the further deflection position in the first direction, wherein upon reaching the further deflection position, the laser beam is dimmed for the duration of the predetermined dimming and the laser beam is faded in after the dimming time has elapsed.

Vorteilhaft ist es, wenn das Ablenkelement in einer zu der ersten Richtung senkrechten dritten Richtung ausgelenkt wird, so dass zwei Dimensionen der Projektionsfläche abgetastet werden können. It is advantageous if the deflection element is deflected in a direction perpendicular to the first direction third direction, so that two dimensions of the projection surface can be scanned.

Eine alternative vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Laserstrahl mittels zweier Ablenkelemente, insbesondere mittels zweier Mikrospiegel, auf die Projektionsfläche abgelenkt wird, wobei ein erstes Ablenkelement in einer ersten Richtung ausgelenkt wird bis es eine Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt wird, und ein zweites Ablenkelement in einer zu der ersten Richtung senkrechten dritten Richtung ausgelenkt wird. Auch auf diese Weise ist es möglich zwei Dimensionen der Projektionsfläche abzutasten. An alternative advantageous embodiment provides that the laser beam is deflected by means of two deflecting elements, in particular by means of two micromirrors, onto the projection surface, a first deflecting element being deflected in a first direction until it reaches a deflecting position and starting from the deflecting position in one of the first directions opposite second direction is deflected, and a second deflecting element is deflected in a direction perpendicular to the first direction third direction. Also in this way it is possible to scan two dimensions of the projection surface.

Die vorstehend in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Abtasten einer Projektionsfläche mit einem Laserstrahl erläuterten vorteilhaften Merkmale können auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abtasten einer Projektionsfläche mit einem Laserstrahl allein oder in Kombination Anwendung finden. The advantageous features explained above in connection with the method for scanning a projection surface with a laser beam can also be used in the apparatus according to the invention for scanning a projection surface with a laser beam alone or in combination.

Bevorzugt ist der Laserresonator ein Laserresonator eines Halbleiterlasers. Bei dem oder den Ablenkelementen handelt es sich bevorzugt um Mikrospiegel, besonders bevorzugt um als MEMS (microelectromechanical system) ausgebildete Mikrospiegel. Alternativ können das oder die Ablenkelemente als semitransparenter Spiegel, beispielsweise aus Glas, ausgebildet sein. The laser resonator is preferably a laser resonator of a semiconductor laser. The deflection element or elements are preferably micromirrors, particularly preferably micromirrors designed as MEMS (microelectromechanical system). Alternatively, the one or more deflecting elements may be formed as a semitransparent mirror, for example made of glass.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abtasten einer Projektionsfläche mit einem Laserstrahl in einer schematischen Darstellung. 1 shows an embodiment of an inventive device for scanning a projection with a laser beam in a schematic representation.

2 zeigt den Randbereich eine Projektionsfläche zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 shows the edge region of a projection surface for illustrating an embodiment of the method according to the invention.

3 zeigt ein Diagramm der maximal zulässigen Helligkeit beim Abtasten einer Projektionsfläche mit einem Verfahren gemäß dem Stand der Technik in Abhängigkeit von dem Abstand zur Projektionsfläche für verschiedene Größen des Lichtflecks. 3 shows a diagram of the maximum allowable brightness when scanning a projection screen with a method according to the prior art as a function of the distance to the screen for different sizes of the light spot.

4 zeigt ein Diagramm der maximal zulässigen Helligkeit beim Abtasten einer Projektionsfläche mit einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Abhängigkeit von dem Abstand zur Projektionsfläche für verschiedene Größen des Lichtflecks. 4 shows a diagram of the maximum allowable brightness when scanning a projection screen with a method according to an embodiment of the invention as a function of the distance to the projection surface for different sizes of the light spot.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 10 zum Abtasten einer Projektionsfläche 1 mit einem Laserstrahl 3 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist zumindest einen Laserresonator 2 auf, über welchen ein Laserstrahl 3 erzeugt wird. Der Laserresonator 2 kann beispielsweise ein Halbleiterlaser sein. Bevorzugt erzeugt der Laserresonator 2 einen Laserstrahl aus sichtbarem Licht, beispielsweise aus rotem, grünem oder blauem Licht. Alternativ kann der Laserresonator 2 einen Laserstrahl aus unsichtbarem Licht erzeugen, d.h. Licht mit einer Wellenlänge die außerhalb des von Menschen wahrnehmbaren Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm liegt. Das unsichtbare Licht kann eine Wellenlänge im Bereich von 780 nm bis 1000 mm, bevorzugt im Bereich von 780 nm bis 3000 nm, beispielsweise bei 850 nm, aufweisen. In the 1 is an embodiment of a device 10 for scanning a projection surface 1 with a laser beam 3 illustrated according to an embodiment of the invention. The device 10 has at least one laser resonator 2 over which a laser beam 3 is produced. The laser resonator 2 may be, for example, a semiconductor laser. Preferably, the laser resonator generates 2 a laser beam of visible light, such as red, green or blue light. Alternatively, the laser resonator 2 generate a laser beam of invisible light, ie light with a wavelength that is outside the human-perceivable wavelength range of 380 nm to 780 nm. The invisible light may have a wavelength in the range from 780 nm to 1000 mm, preferably in the range from 780 nm to 3000 nm, for example at 850 nm.

Der von dem Laserresonator 2 emittierte Laserstrahl 3 wird mittels eines ersten Ablenkelements 6 und eines zweiten Ablenkelements 7 in Richtung der Projektionsfläche 1 abgelenkt. Das erste Ablenkelement 6 und das zweite Ablenkelement 7 sind als Mikrospiegel ausgestaltet, insbesondere als Mikrospiegel in Form eines MEMS. Das erste Ablenkelement 6 ist um eine erste Schwenkachse schwenkbar und das zweite Ablenkelement 7 ist um eine zweite Schwenkachse schwenkbar, wobei die erste und die zweite Schwenkachse quer, insbesondere senkrecht, zueinander angeordnet sind. Zur Erzeugung eines Bilds auf der Projektionsfläche 1, wird das erste Ablenkelement 6, insbesondere periodisch, um die erste Schwenkachse geschwenkt und das zweite Ablenkelement 7 wird, insbesondere periodisch, um die zweite Schwenkachse geschwenkt, so dass die Projektionsfläche 1 zeilenweise bzw. spaltenweise abgetastet wird. The one from the laser resonator 2 emitted laser beam 3 is by means of a first deflecting element 6 and a second deflecting element 7 in the direction the projection surface 1 distracted. The first deflecting element 6 and the second deflecting element 7 are designed as micromirrors, in particular as micromirrors in the form of a MEMS. The first deflecting element 6 is pivotable about a first pivot axis and the second deflecting element 7 is pivotable about a second pivot axis, wherein the first and the second pivot axis are arranged transversely, in particular perpendicular, to each other. To create an image on the screen 1 , becomes the first deflector 6 , in particular periodically, pivoted about the first pivot axis and the second deflecting element 7 is, in particular periodically pivoted about the second pivot axis, so that the projection surface 1 is scanned line by line or column by column.

Die Steuerung des ersten Ablenkelements 6 und des zweiten Ablenkelements 7 erfolgt über eine mit den Ablenkelementen 6, 7 verbundene Steuereinrichtung 4. Die Steuereinrichtung 4 ist derart konfiguriert, dass sie das zweite Ablenkelement 7 in einer ersten Richtung auslenken kann bis es eine Umlenkstellung erreicht und dann ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung auslenken kann. Durch das Auslenken des zweiten Ablenkelements 7 wird der Laserstrahl 3 auf der Projektionsfläche in horizontaler Richtung geführt. Die Umlenkstellung des Ablenkelements 7 wird dann erreicht, wenn der Laserstrahl 3 den Randbereich der Projektionsfläche 1 abtastet. The control of the first deflecting element 6 and the second deflecting element 7 done via a with the deflection 6 . 7 connected control device 4 , The control device 4 is configured to be the second deflecting element 7 can deflect in a first direction until it reaches a deflection position and then can deflect starting from the deflection position in one of the first direction opposite second direction. By deflecting the second deflecting element 7 becomes the laser beam 3 guided on the projection surface in a horizontal direction. The deflection of the deflection 7 is reached when the laser beam 3 the edge area of the projection surface 1 scans.

Die Steuereinrichtung 4 ist ferner mit dem Laserresonator 2 verbunden, so dass auch der Laserresonator 2 mittels der Steuereinrichtung 4 gesteuert werden kann. Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung 4 derart konfiguriert, dass sie bei Erreichen der Umlenkstellung des Ablenkelements 7 den Laserstrahl 3 für die Dauer einer vorgegebenen Abblendzeit abblendet und den Laserstrahl 3 nach Ablauf der Abblendzeit aufblendet. Zum Abblenden des Laserstrahls 3 wird der Laserresonator 2 abgeschaltet und zum Aufblenden des Laserstrahls 3 wird der Laserresonator 2 angeschaltet. The control device 4 is also with the laser resonator 2 connected so that also the laser resonator 2 by means of the control device 4 can be controlled. According to the invention, the control device 4 configured such that upon reaching the deflection position of the deflecting element 7 the laser beam 3 fades for the duration of a predetermined dimming and the laser beam 3 after the dimming time expires. For dimming the laser beam 3 becomes the laser resonator 2 switched off and to show the laser beam 3 becomes the laser resonator 2 turned on.

Diese Vorgänge sollen nachfolgend anhand der Darstellung in 2 näher erläutert werden. In dieser Darstellung ist der Pfad 20 gezeigt, welchen der Laserstrahl 3 auf der Projektionsfläche 1 überstreicht. These processes are described below with reference to the illustration in FIG 2 be explained in more detail. In this illustration is the path 20 shown which the laser beam 3 on the projection screen 1 sweeps.

In einer ersten Phase wird das zweite Ablenkelement 7 in einer ersten Richtung ausgelenkt bis es die Umlenkstellung erreicht. In dieser Phase überstreicht der Laserstrahl 3 auf der Projektionsfläche 1 einen ersten Weg 20.1 bis zu einem Umlenkpunkt 21. Der Laserstrahl 3 ist in der ersten Phase aufgeblendet. Das bedeutet, dass der Laserresonator 2 in der ersten Phase aktiv geschaltet ist, so dass ein Bild auf die Projektionsfläche 1 projiziert wird oder die Projektionsfläche 1 abgetastet wird. Wenn das zweite Ablenkelement 7 seine Umlenkstellung erreicht, befindet sich der Laserstrahl 3 auf der Projektionsfläche 1 in dem Umlenkpunkt 21. In a first phase, the second deflecting element 7 deflected in a first direction until it reaches the deflection position. In this phase, the laser beam passes 3 on the projection screen 1 a first way 20.1 up to a turning point 21 , The laser beam 3 is displayed in the first phase. That means the laser resonator 2 in the first phase is active, so that a picture on the projection screen 1 is projected or the projection screen 1 is scanned. When the second deflecting element 7 reaches its deflection, is the laser beam 3 on the projection screen 1 in the turning point 21 ,

Das zweite Ablenkelement 7 wird ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt, so dass der Laserstrahl 3 in einer zweiten Phase einen Weg 20.2 überstreicht. Am Anfang der zweiten Phase wird der Laserstrahl 3 während einer vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet. Während dieser Abblendzeit würde der der Laserstrahl 3 – sofern er denn aufgeblendet wäre – einen Weg 20.3 überstreichen, welcher in 23 gestrichelt dargestellt ist. Während der Abblendzeit ist der Laserresonator 2 abgeschaltet, so dass kein Bild auf die Projektionsfläche 1 projiziert wird bzw. die Projektionsfläche 1 nicht mit dem Laserstrahl 3 abgetastet wird. The second deflector 7 is deflected starting from the deflection position in a direction opposite to the second direction second direction, so that the laser beam 3 in a second phase a way 20.2 sweeps. At the beginning of the second phase, the laser beam 3 dimmed during a preset dimming time. During this dimming time, the laser beam would 3 - if he were dazzled - a way 20.3 to paint, which in 23 is shown in dashed lines. During the dimming time is the laser resonator 2 shut off, leaving no picture on the screen 1 projected or the projection surface 1 not with the laser beam 3 is scanned.

Nach Ablauf der vorgegebenen Abblendzeit wird der Laserstrahl 3 aufgeblendet. Das bedeutet, dass der Laserresonator 2 nach Ablauf der Abblendzeit wieder aktiv geschaltet ist, so dass ein Bild auf die Projektionsfläche 1 projiziert wird oder die Projektionsfläche 1 abgetastet wird.After the predetermined dimming time, the laser beam 3 displayed. That means the laser resonator 2 is switched back to active after the dimming period, so that a picture on the projection screen 1 is projected or the projection screen 1 is scanned.

In dem gegenüberliegenden Randbereich der Projektionsfläche 1 wird entsprechend verfahren. Das zweite Ablenkelement 7 wird in der zweiten Richtung ausgelenkt bis es eine weitere Umlenkstellung erreicht. In dieser weiteren Umlenkstellung ist der Laserstrahl 3 auf einen weiteren Umlenkpunkt 22 auf der Projektionsfläche 1 gerichtet, vgl. 1. Ausgehend von der weiteren Umlenkstellung wird das Ablenkelement 7 in die erste Richtung ausgelenkt. Bei Erreichen der weiteren Umlenkstellung wird der Laserstrahl 3 für die Dauer der vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet und der Laserstrahl 3 wird nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet. In the opposite edge area of the projection screen 1 will proceed accordingly. The second deflector 7 is deflected in the second direction until it reaches another deflection position. In this further deflection position is the laser beam 3 to another turning point 22 on the projection screen 1 directed, cf. 1 , Starting from the further deflection position is the deflection 7 deflected in the first direction. Upon reaching the further deflection position of the laser beam 3 dimmed for the duration of the predetermined dimming and the laser beam 3 is displayed after the dimming time has expired.

Durch das Abblenden des Laserstrahls während der vorgegebenen Abblendzeit wird verhindert, dass der Randbereich der Projektionsfläche 1 in kurzer Abfolge zweimal hintereinander abgetastet wird. Vielmehr wird dieser Randbereich nur einfach abgetastet, so dass die maximale Strahlungsleistung nicht durch das Kriterium des möglichen zweimaligen Abtastens des Auges in kurzer Abfolge limitiert wird. Die vorgegebene Abblendzeit kann derart gewählt werden, dass dieses Kriterium weniger restriktiv ist als das Kriterium des einmaligen Abtastens. Hierdurch wird es möglich, die Strahlungsleistung des Laserresonators 2 zu erhöhen ohne die maximal zulässige Strahlungsleistung zu überschreiten. By dimming the laser beam during the predetermined dimming time prevents the edge area of the screen 1 is scanned twice in quick succession. Rather, this edge region is scanned only simply, so that the maximum radiation power is not limited by the criterion of the possible two times scanning of the eye in a short sequence. The predetermined dimming time can be chosen such that this criterion is less restrictive than the criterion of the one-time sampling. This makes it possible, the radiation power of the laser resonator 2 increase without exceeding the maximum permissible radiant power.

Die Abblendzeit wird derart gewählt, dass der Laserstrahl 3 innerhalb der Abblendzeit einen Weg 20.3 abtastet, welcher eine Länge aufweist, die kleiner als 15 % der Ausdehnung der Projektionsfläche 1 in der ersten Richtung ist, bevorzugt kleiner als 10 %, besonders bevorzugt kleiner als 8%, beispielsweise 7,5 %. Die Ausdehnung der Projektionsfläche 1 ist dabei der Abstand des ersten Umlenkpunkts 21 von dem weiteren Umlenkpunkt 22 in dem gegenüberliegenden Randbereich der Projektionsfläche 1. The dimming time is chosen such that the laser beam 3 a way within the dimming time 20.3 scans, which has a length which is less than 15% of the projection area 1 in the first direction, preferably less than 10%, more preferably less than 8%, for example 7.5%. The extent of the projection surface 1 is the distance of the first deflection point 21 from the further turning point 22 in the opposite edge region of the projection surface 1 ,

Die 3 und 4 zeigen Diagramme der maximal zulässigen Helligkeit beim Abtasten einer Projektionsfläche in Abhängigkeit von dem Abstand zur Projektionsfläche gemäß der Lasersicherheitsnorm IEC 60825-1 Ed3 für Laser der Klasse 2. Die Helligkeit H in Lumen ist über dem Abstand L des zweiten Ablenkelements 7 von der Projektionsfläche 1 aufgetragen. Als Parameter der Helligkeit H ist der Durchmesser D durch den Laserstrahl 3 auf dem zweiten Ablenkelement 7 erzeugten Lichtflecks angegeben. Während die 3 ist die maximale zulässige Helligkeit H einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik zeigt, ist in 4 die maximal zulässige Helligkeit H dargestellt, welche mit einer Vorrichtung erreicht werden kann, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht ist. Es ist zu erkennen, dass die zulässige Helligkeit H durch das erfindungsgemäße Verfahren erhöht wird. The 3 and 4 show diagrams of the maximum permissible brightness when scanning a projection surface as a function of the distance to the projection surface according to Laser safety standard IEC 60825-1 Ed3 for lasers of the class 2 , The brightness H in lumens is above the distance L of the second deflecting element 7 from the projection screen 1 applied. As a parameter of the brightness H is the diameter D by the laser beam 3 on the second deflector 7 generated light spot specified. While the 3 is the maximum permissible brightness H of a device according to the prior art, is in 4 the maximum permissible brightness H shown, which can be achieved with a device in which the inventive method is realized. It can be seen that the permissible brightness H is increased by the method according to the invention.

Bei der Vorrichtung 10 zum Abtasten einer Projektionsfläche 1 mit einem Laserstrahl 3 wird ferner der Abstand L zwischen dem Ablenkelement 7 und der Projektionsfläche 1 ermittelt. Zur Ermittlung dieses Abstands L kann beispielsweise ein Abstandssensor oder ein Näherungssensor verwendet werden. In Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand L wird die Strahlungsleistung des Laserresonators 2 eingestellt. Insbesondere wird die Strahlungsleistung des Laserresonators 2 reduziert, wenn der ermittelte Abstand L einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitet. Die Strahlungsleistung wird dabei bevorzugt auf die für den ermittelten Abstand L maximal zulässige Strahlungsleistung eingestellt. Alternativ kann die Strahlungsleistung bei Unterschreiten des Mindestabstands auf null reduziert werden so dass der Laserresonator 2 kein Licht emittiert.In the device 10 for scanning a projection surface 1 with a laser beam 3 Furthermore, the distance L between the deflection 7 and the projection screen 1 determined. To determine this distance L, for example, a distance sensor or a proximity sensor can be used. Depending on the determined distance L, the radiation power of the laser resonator 2 set. In particular, the radiation power of the laser resonator 2 reduced if the determined distance L falls below a predetermined minimum distance. The radiation power is preferably set to the maximum allowable radiation power for the determined distance L. Alternatively, the radiation power can be reduced to zero when falling below the minimum distance so that the laser resonator 2 no light emitted.

Durch diese Maßnahmen kann vermieden werden, dass die maximal zulässige Strahlungsleistung bzw. Helligkeit bei einem geringen Abstand L überschritten wird. Diese Situation kann beispielsweise dann auftreten, wenn ein Objekt oder eine Person in den Bereich zwischen dem Ablenkelement 7 und der Projektionsfläche 1 gelangt, so dass das der von dem Ablenkelement 7 abgelenkte Laserstrahl 3 auf das Objekt bzw. die Person fällt. By these measures can be avoided that the maximum allowable radiation power or brightness is exceeded at a small distance L. This situation may occur, for example, when an object or a person enters the area between the deflector 7 and the projection screen 1 passes, so that of the deflector 7 deflected laser beam 3 on the object or the person falls.

Bei dem vorstehend beschriebenen Vorrichtung 10 ist ein Verfahren zum Abtasten einer Projektionsfläche 1 mit einem Laserstrahl3 verwirklicht, wobei der Laserstrahl 3 mittels eines Laserresonators 2 erzeugt wird und der Laserstrahl 3 mittels eines Ablenkelements 6, 7, insbesondere mittels eines Mikrospiegels, auf die Projektionsfläche 1 abgelenkt wird, wobei das Ablenkelement 6, 7 in einer ersten Richtung ausgelenkt wird bis es eine Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt wird. Bei Erreichen der Umlenkstellung wird der Laserstrahl 3 für die Dauer einer vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet und der Laserstrahl 3 wird nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet. Hierdurch kann die Strahlungsleistung unter Einhaltung der Sicherheitsvorschriften erhöht werden, so dass eine erhöhte Helligkeit bei der Projektion erreicht wird. In the apparatus described above 10 is a method of scanning a screen 1 realized with a laser beam 3, wherein the laser beam 3 by means of a laser resonator 2 is generated and the laser beam 3 by means of a deflecting element 6 . 7 , in particular by means of a micromirror, on the projection surface 1 is deflected, wherein the deflecting element 6 . 7 is deflected in a first direction until it reaches a deflection position and is deflected starting from the deflection position in a second direction opposite to the first direction. Upon reaching the deflection position of the laser beam 3 dimmed for the duration of a predetermined dimming time and the laser beam 3 is displayed after the dimming time has expired. As a result, the radiation power can be increased while maintaining the safety regulations, so that an increased brightness is achieved in the projection.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Lasersicherheitsnorm IEC 60825-1 Ed3 [0034] Laser safety standard IEC 60825-1 Ed3 [0034]

Claims (10)

Verfahren zum Abtasten einer Projektionsfläche (1) mit einem Laserstrahl (3), wobei der Laserstrahl (3) mittels eines Laserresonators (2) erzeugt wird und der Laserstrahl (3) mittels eines Ablenkelements (6, 7), insbesondere mittels eines Mikrospiegels, auf die Projektionsfläche (1) abgelenkt wird, wobei das Ablenkelement (6, 7) in einer ersten Richtung ausgelenkt wird bis es eine Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der Umlenkstellung der Laserstrahl (3) für die Dauer einer vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet wird und der Laserstrahl (3) nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet wird. Method for scanning a projection surface ( 1 ) with a laser beam ( 3 ), wherein the laser beam ( 3 ) by means of a laser resonator ( 2 ) and the laser beam ( 3 ) by means of a deflecting element ( 6 . 7 ), in particular by means of a micromirror, on the projection surface ( 1 ) is deflected, wherein the deflection element ( 6 . 7 ) is deflected in a first direction until it reaches a deflection position and is deflected starting from the deflection position in a second direction opposite to the first direction, characterized in that upon reaching the deflection position of the laser beam ( 3 ) is dimmed for the duration of a predetermined dimming time and the laser beam ( 3 ) is faded in after the dimming time has elapsed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (3) innerhalb der Abblendzeit einen Weg (20.3) abtastet, welcher eine Länge aufweist, die kleiner als 15 % der Ausdehnung der Projektionsfläche (1) in der ersten Richtung ist, bevorzugt kleiner als 10 %, besonders bevorzugt kleiner als 8%, beispielsweise 7,5 %. Method according to claim 1, characterized in that the laser beam ( 3 ) within the dimming time a way ( 20.3 ), which has a length which is less than 15% of the projection area ( 1 ) in the first direction, preferably less than 10%, more preferably less than 8%, for example 7.5%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (3) bis zum Erreichen der Umlenkstellung des Ablenkelements (6, 7) aufgeblendet ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam ( 3 ) until reaching the deflection position of the deflection element ( 6 . 7 ) is displayed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (3) durch Abschalten des Laserresonators (2) abgeblendet wird oder dass der Laserstrahl (3) durch Betätigung einer Abblendvorrichtung abgeblendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the laser beam ( 3 ) by switching off the laser resonator ( 2 ) is dimmed or that the laser beam ( 3 ) is dimmed by pressing a dimming device. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (L) zwischen dem Ablenkelement (6, 7) und der Projektionsfläche (1) ermittelt wird und eine Strahlungsleistung des Laserresonators (2) in Abhängigkeit von dem ermittelten Abstand (L) eingestellt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (L) between the deflection element ( 6 . 7 ) and the projection surface ( 1 ) and a radiation power of the laser resonator ( 2 ) is set as a function of the determined distance (L). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (L) zwischen dem Ablenkelement (6, 7) und der Projektionsfläche (1) ermittelt wird und der Laserstrahl (3) abgeblendet wird, wenn der Abstand (L) einen vorgegebenen Mindestabstand unterschreitet. Method according to claim 5, characterized in that the distance (L) between the deflecting element ( 6 . 7 ) and the projection surface ( 1 ) and the laser beam ( 3 ) is dimmed when the distance (L) falls below a predetermined minimum distance. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkelement (6, 7) in der zweiten Richtung ausgelenkt wird bis es eine weitere Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der weiteren Umlenkstellung in die erste Richtung ausgelenkt wird, wobei bei Erreichen der weiteren Umlenkstellung der Laserstrahl (3) für die Dauer der vorgegebenen Abblendzeit abgeblendet wird und der Laserstrahl (3) nach Ablauf der Abblendzeit aufgeblendet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection element ( 6 . 7 ) is deflected in the second direction until it reaches a further deflection position and is deflected starting from the further deflection position in the first direction, wherein upon reaching the further deflection position of the laser beam ( 3 ) is dimmed for the duration of the predetermined dimming time and the laser beam ( 3 ) is faded in after the dimming time has elapsed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablenkelement (6, 7) in einer zu der ersten Richtung senkrechten dritten Richtung ausgelenkt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the deflection element ( 6 . 7 ) is deflected in a direction perpendicular to the first direction third direction. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (3) mittels zweier Ablenkelemente (6, 7), insbesondere mittels zweier Mikrospiegel, auf die Projektionsfläche (1) abgelenkt wird, wobei ein erstes Ablenkelement (7) in einer ersten Richtung ausgelenkt wird bis es eine Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung ausgelenkt wird, und ein zweites Ablenkelement (6) in einer zu der ersten Richtung senkrechten dritten Richtung ausgelenkt wird. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the laser beam ( 3 ) by means of two deflecting elements ( 6 . 7 ), in particular by means of two micromirrors, on the projection surface ( 1 ) is deflected, wherein a first deflection element ( 7 ) is deflected in a first direction until it reaches a deflection position and is deflected starting from the deflection position in a second direction opposite to the first direction, and a second deflection element (FIG. 6 ) is deflected in a direction perpendicular to the first direction third direction. Vorrichtung zum Abtasten einer Projektionsfläche (1) mit einem Laserstrahl (3), mit einem Laserresonator (2) zum Erzeugen des Laserstrahls (3), mit einem Ablenkelement (6, 7), insbesondere einem Mikrospiegel, zum Ablenken des Laserstrahls (3) auf die Projektionsfläche (1), und mit einer Steuereinrichtung (4), welche konfiguriert ist, das Ablenkelement (6, 7) in einer ersten Richtung auszulenken bis es eine Umlenkstellung erreicht und ausgehend von der Umlenkstellung in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung auszulenken, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (4) konfiguriert ist, bei Erreichen der Umlenkstellung den Laserstrahl (3) für die Dauer einer vorgegebenen Abblendzeit abzublenden und den Laserstrahl (3) nach Ablauf der Abblendzeit aufzublenden. Device for scanning a projection surface ( 1 ) with a laser beam ( 3 ), with a laser resonator ( 2 ) for generating the laser beam ( 3 ), with a deflection element ( 6 . 7 ), in particular a micromirror, for deflecting the laser beam ( 3 ) on the projection surface ( 1 ), and with a control device ( 4 ), which is configured, the deflection element ( 6 . 7 ) in a first direction until it reaches a deflection position and deflecting from the deflection position in a direction opposite to the second direction second direction, characterized in that the control device ( 4 ) is configured, upon reaching the deflection position, the laser beam ( 3 ) for the duration of a predetermined dimming time and the laser beam ( 3 ) after the dimming time has lapsed.
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