DE102018200696A1

DE102018200696A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Projizieren eines Bildes

Info

Publication number: DE102018200696A1
Application number: DE102018200696.2A
Authority: DE
Inventors: Peter Ostertag; Gael Pilard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-17
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-07-18
Also published as: CN111615658A; US20200366875A1; US11330233B2; EP3740806A1; WO2019141403A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1a, 1b, 1c) zum Projizieren eines Bildes, mit: einer Lasereinrichtung (2), welche dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl (L) auszusenden, wobei die Lasereinrichtung (2) eine Modulationseinrichtung (21) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, Bilddaten auf den Laserstrahl (L) aufzumodulieren; und einer Mikrospiegeleinrichtung (3), welche dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl (L) zeilenförmig abzulenken; wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl (L) derart zu modulieren, dass in einem Bereich um Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildprojektion und ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Laserscanner-Projektor, etwa für eine tragbare Vorrichtung.
Stand der Technik
Zur Projektion von Bildern können Laserscanner mit Mikrospiegeln eingesetzt werden, wobei die Mikrospiegel den ausgesendeten Laserstrahl ablenken. Um ein zweidimensionales Bild zu generieren, kann dazu beispielsweise ein Mikrospiegel eingesetzt werden, welcher um zwei zueinander orthogonale Achsen verschwenkbar ist. Der Mikrospiegel wird hierzu üblicherweise mit einer schnellen Frequenz um eine erste Achse resonant in Schwingung versetzt, während der Mikrospiegel um die zweite Achse quasistatisch mit einer langsamen Frequenz ausgelenkt wird. Dadurch überlagern sich zwei zueinander senkrechte Sinusschwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen. Somit ergibt sich eine im Wesentlichen zeilenförmigen Bewegung des Laserstrahls, wobei eine Zeile während der halben Periode der schnellen Auslenkung abgerastert wird, und wobei während einer halben Periode der langsamen Auslenkung ein Frame mit einer Vielzahl von Zeilen abgerastert wird.
Eine beispielhafte Mikrospiegelvorrichtung mit einem zweidimensional auslenkbaren Mikrospiegel ist aus der DE 10 2008 054784 A1 bekannt.
Anstelle eines einzelnen Mikrospiegels können auch zwei Mikrospiegel vorgesehen sein, welche jeweils um eine Schwenkachse herum schwenkbar sind, wobei die Schwenkachsen zueinander orthogonal sind. Die Frequenzen der Auslenkungen der Mikrospiegel unterscheiden sich, sodass wiederum eine zeilenförmige Abrasterung möglich ist.
Bei der Verwendung derartiger Projektoren ist aufgrund der verwendeten Laser die Augensicherheit zu berücksichtigen. Die Laser werden nach DIN EN 60825-1 in verschiedene Klassen eingeteilt, welche sich hinsichtlich der Gefährlichkeit für das menschliche Auge unterscheiden. Beispielsweise ist die von einem Laser der Klasse 3R abgegebene maximale Leistung um einen Faktor 5 größer als diejenige eines Lasers der Klasse 2. Zur Klassifikation der Laser kann die maximal zulässige Exposition (maximum permissible exposure, MPE) betrachtet werden, welche die höchste Leistung oder Energiedichte bezeichnet, die für das menschliche Auge noch als sicher eingestuft wird.
Um die maximal zulässige Energie oder Leistung eines Lasers einer Scaneinheit zu ermitteln, müssen verschiedene Scankonfigurationen der Scaneinheit berücksichtigt werden.
Bei einem ersten Kriterium wird die abgegebene Energie berechnet, während die Pupille einmal von dem Laserstrahl überstrichen wird. Gemäß einem zweiten Kriterium scannt der Laserstrahl zweifach oder mehrfach über das Auge. Bei einem dritten Kriterium wird die an die Pupille abgegebene Energie während eines gesamten Frames berücksichtigt. Bei einem vierten Kriterium wird die in einem Zeitraum bis zur maximalen Expositionszeit abgegebene Energie berücksichtigt. Die maximale Expositionszeit kann für Laserklasse 2 beispielsweise 0,25 Sekunden betragen.
Entsprechende Berechnungen werden für unterschiedliche Abstände der Pupille von der Scaneinheit durchgeführt, welche bei etwa 100 Millimetern beginnen. Die größten Einschränkungen ergeben sich, wenn das Auge auf die Scaneinheit ausgerichtet ist.
Die verschiedenen Kriterien sind für verschiedene Winkelstellungen der Mikrospiegel, d. h. für verschiedene Raumwinkel des gescannten Bereichs, von unterschiedlicher Bedeutung.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 bereit.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft Erfindung demnach eine Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes mit einer Lasereinrichtung und einer Mikrospiegeleinrichtung. Die Lasereinrichtung sendet einen Laserstrahl aus und weist weiter eine Modulationseinrichtung auf, welche Bilddaten auf den Laserstrahl aufmoduliert. Die Mikrospiegeleinrichtung lenkt den Laserstrahl zeilenförmig ab. Die Modulationseinrichtung ist weiter dazu ausgebildet, den Laserstrahl derart zu modulieren, dass in einem Bereich um Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung demnach ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes. Ein Laserstrahl wird mittels einer Lasereinrichtung ausgesendet, wobei Bilddaten auf den Laserstrahl aufmoduliert sind. Der Laserstrahl wird mittels einer Mikrospiegeleinrichtung zeilenförmig abgelenkt. Der Laserstrahl wird derart moduliert, dass in einem Bereich um Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird.
Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Vorteile der Erfindung
Eine der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis besteht darin, dass die Randbereiche des abgerasterten Raumwinkelbereichs für das menschliche Auge besonders gefährlich sind. Bei den Randbereichen handelt es sich um diejenigen Bereiche, bei welchen der Laserstrahl die Richtung ändert und eine neue Zeile abgetastet wird.
Indem jedoch in diesem äußeren Bereich ein optisches Warnsignal ausgesendet wird, wird eine Person, welche in den abgescannten Bereich hineinläuft, wegen des Lidschlussreflexes bereits aufgrund des Warnsignals die Augen schließen. Dadurch wird das Auge dieser Person gar nicht erst der gefährlichen Strahlung ausgesetzt. Die Augensicherheit kann dadurch erhöht werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Modulationseinrichtung dazu ausgebildet, das Modulieren des Laserstrahls zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit der aufmodulierten Bilddaten durchzuführen. Beispielsweise kann das ausgesendete Bild für das Auge besonders gefährlich sein, etwa bei großen weißen Gebieten mit hoher Intensität. In diesem Fall wird vorzugsweise das Warnsignal kontinuierlich ausgesendet. Insbesondere kann das Warnsignal am Umkehrpunkt einer jeden Zeile ausgesendet werden. Auch der Bereich um den Umkehrpunkt herum, während welchem das Warnsignal ausgesendet wird, kann von der Intensität der Bilddaten abhängen und vorzugsweise umso größer sein, je stärker die Intensität der Bilddaten ist. Weiter kann das Warnsignal lediglich dann ausgesendet werden, wenn eine anhand der Bilddaten berechnete Intensität einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Beispielsweise kann die Gesamtintensität während eines Frames berechnet werden und mit dem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Recheneinrichtung auf, welche die Energie des Laserstrahls während der Ablenkung entlang mindestens einer Zeile berechnet. Die Modulationseinrichtung ist dazu ausgebildet, das Modulieren des Laserstrahls zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit der berechneten Energie durchzuführen. Beispielweise kann die Energie des Laserstrahls während einer vorgegebenen Anzahl der als nächstes gescannten Zeilen berechnet werden. Insbesondere können die beiden nächsten gescannten Zeilen berücksichtigt werden. Falls die ermittelte Energie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird am Ende der nächsten gescannten Zeile ein Warnsignal durch Modulation des Laserstrahls ausgegeben. Andernfalls wird kein Warnsignal ausgegeben. Der Schwellenwert kann beispielsweise anhand einer zulässigen Energiegrenze (accessible emission limit, AEL) festgelegt werden. Insbesondere kann der Schwellenwert gleich einem vorgegebenen Prozentsatz der zulässigen Energiegrenze sein, etwa 90 Prozent. Die Modulationseinrichtung sendet somit das optische Warnsignal am Ende der Zeile aus, falls die Energie des Laserstrahls während der Ablenkung entlang dieser Zeile und/oder entlang benachbarter Zeilen einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung werden die Bilddaten durch die Modulationseinrichtung derart auf den Laserstrahl aufmoduliert, dass Randbereiche der Zeilen bis auf das Warnsignal ausgeblendet werden. Durch Ausblenden der Randbereiche können Verzerrungen korrigiert werden. Darüber hinaus entsteht ein Abstand zwischen dem Bereich des angezeigten Bildes und dem Bereich, in welchem das Warnsignal angezeigt wird. Da bereits das Warnsignal den Lidschlussreflex auslöst, hat eine Person, welche sich in den abgerasterten Bereich hineinbewegt, bereits vor dem Erreichen des tatsächlichen Bildinhaltes das Auge geschlossen bzw. abgewandt. Dadurch können Augenschäden vermieden werden.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist die Modulationseinrichtung dazu ausgebildet, das Modulieren des Laserstrahls zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit einer Größe des ausgeblendeten Randbereichs durchzuführen. Je stärker die Verzerrung, desto größer ist der ausgeblendete Randbereich. Da die Gefährlichkeit des Laserstrahls für die Augen vom Rand in Richtung Zentrum abnimmt, stellt der Laser somit eine geringere Gefahr dar. Entsprechend kann das Warnsignal lediglich dann angezeigt werden, wenn die Größe des ausgeblendeten Randbereichs einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Sensoreinrichtung auf, welche ein Detektionsignal ausgibt, falls sich eine Person auf einen mittels der Mikrospiegeleinrichtung abgerasterten Raumwinkelbereich zubewegt. Die Modulationseinrichtung führt das Modulieren des Laserstrahls zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit des Detektionssignals durch. So kann das optische Warnsignal lediglich dann angezeigt werden, falls erkannt wird, dass eine Person sich auf den abgerasterten Raumwinkelbereich zubewegt. Dadurch wird ein unnötiges Anzeigen von Warnsignalen verhindert und Betrachter werden weniger gestört.
Das Warnsignal kann gemäß einer Ausführungsform aus einzelnen Pulsen bzw. Pixeln direkt an den Umkehrpunkten oder in der Nähe der Umkehrpunkte bestehen. Die Lasereinrichtung kann beispielsweise einen grünen, einen blauen und einen roten Laser aufweisen. Das Warnsignal kann lediglich durch den roten Laser ausgesendet werden. Der Betrachter sieht dadurch am Rande des abgerasterten Raumwinkelbereichs einen linienförmigen roten Bereich.
Gemäß einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Modulationseinrichtung ausgebildet, den Laserstrahl derart zu modulieren, dass kontinuierlich ein bandförmiger Bereich einer vorgegebenen Farbe und/oder einer vorgegebenen Intensität entlang der Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung als optisches Warnsignal ausgesendet wird. Der bandförmige Bereich kann wiederum vorzugsweise durch den roten Laser erzeugt werden.
Bevorzugt moduliert die Modulationseinrichtung den Laserstrahl derart, dass das optische Warnsignal für das menschliche Auge unbedenklich ist.
Figurenliste
Es zeigen:

1 einen schematischen Verlauf der zulässigen Energiegrenze in Abhängigkeit von dem Scanwinkel;
2 eine schematische Skizze zur Erläuterung der Ermittlung der zulässigen Energiegrenze;
3 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
4 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
6 einen abgerastertern Raumwinkelbereich mit einem ausgeblendeten Bereich;
7 ein bandförmig ausgesendetes Warnsignal; und
8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren eines Bildes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Im Folgenden soll zuerst erläutert werden, warum der Randbereich eines Raumwinkelbereichs, welcher mittels von einem Mikrospiegel abgelenktem Laserlicht abgerastert wird, eine besondere Gefahr für die menschlichen Augen darstellt.
In 1 ist hierzu die zulässige Energiegrenze (AEL) als Funktion eines Scanwinkels θ des Mikrospiegels um die schnelle Achse abgebildet, wobei beide Größen auf Eins normiert sind. Die zulässige Energiegrenze wird für die gewählte Laserklasse anhand der maximal zulässigen Exposition (maximum permissible exposure, MPE) festgesetzt.
Wie für eine erste Kurve X zu erkennen ist, zeigt sich für kleine Scanwinkel θ, d. h. nahe dem Zentrum des abgerasterten Raumwinkelbereichs ein im Wesentlichen sinusförmiger Verlauf X1 der zulässigen Energiegrenze. Die Beschränkung der zulässigen Energiegrenze stammt hierbei im Wesentlichen von dem oben beschriebenen ersten Kriterium, d. h. dem einfachen Abrastern des Auges. Für größere Scanwinkel θ, d. h. näher am Umkehrpunkt wird der Zeitabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Scans des Auges kleiner. Dadurch ergibt sich die stärkste Beschränkung durch das oben beschriebene zweite Kriterium, d. h. das zweimalige Abrastern des Auges. Dadurch ergibt sich ein im Wesentlichen linearer Bereich X2.
Aufgrund der oszillierenden Bewegung des Mikrospiegels ist die Helligkeitsverteilung im Allgemeinen nicht gleichmäßig. Beispielweise könnte das angezeigte Bild in seitlichen Bereichen dunkler erscheinen als im Zentrum, falls die gezeigte erste Kurve X zur Bestimmung der Leistung des Lasers herangezogen wird. Zur Verbesserung kann eine Sinuskorrektur durchgeführt werden. Hierbei muss jedoch sichergestellt werden, dass die Leistung nicht die zulässige Energiegrenze übersteigt, wodurch sich eine zweite Kurve Y ergibt.
Die zulässige Energiegrenze ist als diejenige Leistung des Lichts definiert, welche bei einem gegebenen Scanwinkel durch die Pupille hindurchtritt. Der Laserstrahl folgt einer sinusförmigen Bewegung. Die durchschnittliche Leistung P_m des Lichtes beim Durchgang durch die Pupille ist durch folgende Formel gegeben: $P_{m} = \frac{P_{0}}{t_{2} - t_{1}} \int_{t_{1}}^{t_{2}} cos (ω t) d t = \frac{P_{0}}{ω (t_{2} - t_{1})} {[sin (ω t)]}_{t_{1}}^{t_{2}}$
Hierbei bezeichnen t1 und t2 die Zeiten, zu denen der Strahl die Pupille erreicht bzw. verlässt. Weiter ist ω = 2πf die schnelle Winkelfrequenz des Laserscanners und f die Resonanzfrequenz der schnellen Achse. P_0 ist die momentane Leistung im Zentrum des Bildes.
Die sinusförmige resonante Bewegung des Mikrospiegels kann durch folgende Gleichung für den Scanwinkel θ beschrieben werden: $θ (t) = θ_{h_m a x} * c o s (ω t + φ)$
Falls zum Zeitpunkt t = 0 der Phasenwinkel φ = π/2 gewählt wird, ergibt sich: $\begin{matrix} θ = θ_{h_m a x} sin (ω t) \Rightarrow & t = \frac{1}{ω} {sin}^{- 1} (\frac{θ}{θ_{h_m a x}}) \Rightarrow & {[sin (ω t)]}_{t_{1}}^{t_{2}} = \frac{θ_{2} - θ_{1}}{θ_{h_m a x}} \end{matrix}$
Hierbei bezeichnet θ_h_max den maximalen mechanischen Winkel der Amplitude der resonanten Achse.
Die Zeit, welche der Strahl zum Scannen der Pupille R benötigt, ist gegeben als Tp = t2-t1. Die Winkeldifferenz θ_p = θ(t2) - θ(t1) entspricht der Winkelerstreckung der Pupille R.
Die genannten Beziehungen sind in 2 illustriert.
Es ist möglich, die entsprechende momentane Leistung im Zentrum des Bildes für jeden Wert der zulässigen Energiegrenze entlang der Scanbewegung durch Integration der durchschnittlichen Leistung P_m zu berechnen: $P_{0} = \frac{T_{p} * 2 π * f_{h} * θ_{h_m a x}}{θ_{p}} * P_{m}$
Die Zeit, welche der Laser zum Scannen der Pupille benötigt, ist aufgrund der Bewegung des Lasers am Rand des Bildes größer als im Zentrum. Gleichzeitig ist jedoch die durchschnittliche Leistung Pm kleiner, sodass im Allgemeinen der berechnete Wert der momentanen Leistung P0 kleiner ist, wenn sich die Pupille im Randbereich des Bildes befindet. Der kleinste Wert der momentanen Leistung P0 definiert die maximal zulässige Leistung des Lichts im Zentrum des Bildes, falls die Intensität homogen korrigiert wird. Falls die momentane Leistung P0 erhöht werden würde, würde die momentane Leistung im Randbereich die zulässige Energiegrenze überschreiten und die Vorrichtung würde nicht die Kriterien der Laserklasse erfüllen.
Indem die zulässige Energiegrenze zur Beurteilung der Gefährlichkeit herangezogen wird, ergibt sich, dass der Randbereich des Bildes gefährlicher ist als der zentrale Bereich des Bildes. Gerade dieser Bereich ist jedoch besonders relevant, da sich eine Person üblicherweise von der Seite her auf den gescannten Bereich zubewegen wird.
In 3 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 1a zum Projizieren eines Bildes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert.
Die Vorrichtung 1 weist eine Lasereinrichtung 2 mit einem oder mehreren Lasern 22 auf, welche einen Laserstrahl L aussenden. Insbesondere können ein roter, ein grüner und ein blauer Laser vorgesehen sein, welche jeweilige Einzelstrahlen aussenden, wobei der Laserstrahl L durch Kombination der einzelnen Strahlen erzeugt wird.
Die Laser 22 werden von einer Modulationseinrichtung 21 angesteuert, welche die Leistung der Laser 22 derart moduliert, dass entsprechende Bilddaten auf den Laserstrahl L aufmoduliert werden. Die Bilddaten können beispielsweise über eine Schnittstelle von externen Geräten an die Modulationseinrichtung 21 übertragen werden.
Die Vorrichtung 1a umfasst weiter eine Mikrospiegeleinrichtung 3, welche den Laserstrahl L zeilenförmig ablenkt.
Die Modulationseinrichtung 21 moduliert den Laserstrahl L derart, dass in einem Bereich um die Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird. Unter einem optischen Warnsignal können gepulste Lichtsignale verstanden werden, welche punktförmig oder linienförmigen am Umkehrpunkt der Zeile ausgesendet werden. Werden in mehreren nacheinander folgenden Zeilen derartige Lichtsignale ausgesendet, ergibt sich für den Betrachter ein linienförmiges oder bandförmiges optisches Signal, welches direkt an oder in der Nähe der Umkehrpunkte generiert wird.
Optional ist weiter eine Recheneinrichtung 4 vorgesehen, welche die Energie des Laserstrahls L während der Ablenkung entlang mindestens einer Zeile berechnet. Falls die Energie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, welcher in Abhängigkeit der zulässigen Energiegrenze bestimmt wird, sendet die Modulationseinrichtung 21 das optische Warnsignal am Ende der mindestens eine Zeile aus.
Optional ist weiter eine Sensoreinrichtung 5 vorgesehen, welche Personen erkennen kann, die sich auf den mittels der Mikrospiegeleinrichtung 3 abgerasterten Raumwinkelbereich zubewegen. Die Sensoreinrichtung 5 kann beispielsweise eine Lichtschranke umfassen oder ein Kamerasystem, welches die Bewegung von Personen detektiert. Falls erkannt wird, dass sich eine Person oder allgemein ein Objekt auf den abgerasterten Raumwinkelbereich zubewegt, generiert die Modulationseinrichtung 21 das optische Warnsignal.
In 4 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 1b zum Projizieren eines Bildes gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung illustriert. Die Vorrichtung 1b entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 1a, sodass nur die Unterschiede im Folgenden näher erläutert werden. Die Mikrospiegeleinrichtung 3 weist einen ersten Mikrospiegel 31 und einen zweiten Mikrospiegel 32 auf, welche um zueinander senkrecht stehende Achsen A1 bzw. A2 schwenkbar sind. Der erste Mikrospiegel 31 wird mit einer hohen Frequenz bis zu einem maximalen ersten Scanwinkel ausgelenkt. Diese Auslenkung erzeugt eine horizontale zeilenförmige Abrasterung. Der zweite Mikrospiegel 32 wird mit einer niedrigeren Frequenz bis zu einem maximalen zweiten Scanwinkel ausgelenkt, was eine horizontale Ablenkung des Laserstrahls L ergibt. Insgesamt ergibt sich die illustrierte zeilenförmige Abrasterung eines Scanbereichs B. Um Verzerrungen und eine ungleichmäßigere Lichtverteilung zu reduzieren, werden Randbereiche B1 und B2 mittels Modulation der Laserleistung durch die Modulationseinrichtung 21 ausgeblendet, von den optischen Warnsignalen abgesehen. Die optischen Warnsignale P1 bis P4 werden am Umkehrpunkt einer zeilenförmigen Ablenkung des Laserstrahls L ausgesendet. Beispielsweise kann ein rotes Signal ausgesendet werden.
Die optischen Warnsignale P1 bis P4 können vorzugsweise an jedem der Umkehrpunkte ausgesendet werden. Es ist jedoch auch möglich, die Warnsignale P1 bis P4 lediglich für eine vorgegebene Anzahl von Umkehrpunkten auszusenden.
In 5 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 1c einer Vorrichtung zum Projizieren eines Bildes gemäß einer dritten Ausführungsform illustriert. Im Gegensatz zur Vorrichtung 1b weist die Mikrospiegeleinrichtung 3 einen einzelnen Mikrospiegel 33 auf, welcher um zwei orthogonale Achsen A1, A2 verschwenkbar ist. Der Mikrospiegel 33 führt eine schnelle resonante Schwingung um eine vertikale Achse A1 und eine quasistatische langsame Schwingung um eine horizontale Achse A2 aus.
In 6 ist ein beispielhafter Scanbereich B illustriert. Zur Verhinderung von Verzerrungen, etwa aufgrund einer Projektion auf einen ungeraden oder relativ zur Mikrospiegeleinrichtung 3 verdrehten Untergrund, werden Randbereiche B3 ausgeblendet. Der Laserstrahl L kann pixelförmig bzw. pulsförmig ausgesendet werden. Die entsprechenden Pixel U1 bis U6 ergeben in Abhängigkeit der Bilddaten ein entsprechendes Bild. Weiter werden am Umkehrpunkt optische Warnsignale P ausgesendet, welche sich in dem ausgeblendeten Bereich B3 befinden und somit einen Abstand zum Bildbereich bzw. Scanbereich B aufweisen.
Die Modulationseinrichtung 21 kann dazu ausgelegt sein, die optischen Warnsignale P lediglich dann auszusenden, falls die Größe des ausgeblendeten Bereichs B3 einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Modulationseinrichtung 21 dazu ausgelegt sein, das Warnsignal in Abhängigkeit der Bilddaten auszusenden.
In 7 ist ein weiterer beispielhafter Scanbereich B illustriert, welcher dem ausgesendeten Bild entspricht. In einem ausgesparten Bereich B4 wird ein kontinuierliches optisches Warnsignal Q ausgegeben. Bei der Vielzahl von Zeilen ergibt sich für den Betrachter ein bandförmiger Bereich F des optischen Warnsignals.
Der bandförmige Bereich F liegt vorzugsweise direkt an den Umkehrpunkten der Zeilen, d. h. am äußersten Bereich des mittels der Mikrospiegeleinrichtung 3 scanbaren Bereichs. Der bandförmige Bereich F kann jedoch auch einen in 7 illustrierten Abstand zu den Umkehrpunkten aufweisen.
In 8 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren eines Bildes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung illustriert. Dazu wird in einem Verfahrensschritt S1 ein Laserstrahl L mittels einer Lasereinrichtung ausgesendet, wobei Bilddaten auf den Laserstrahl L aufmoduliert sind.
In einem Verfahrensschritt S2 wird der Laserstrahl L mittels einer Mikrospiegeleinrichtung 3 zeilenförmig abgelenkt. Der Laserstrahl L wird derart moduliert, dass in einem Bereich um die Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008054784 A1 [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 60825-1 [0005]

Claims

Vorrichtung (1a, 1b, 1c) zum Projizieren eines Bildes, mit: einer Lasereinrichtung (2), welche dazu ausgebildet ist, einen Laserstrahl (L) auszusenden, wobei die Lasereinrichtung (2) eine Modulationseinrichtung (21) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, Bilddaten auf den Laserstrahl (L) aufzumodulieren; und einer Mikrospiegeleinrichtung (3), welche dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl (L) zeilenförmig abzulenken; dadurch gekennzeichnet, dass die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl (L) derart zu modulieren, dass in einem Bereich um Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1, wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, das Modulieren des Laserstrahls (L) zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit der aufmodulierten Bilddaten durchzuführen.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einer Recheneinrichtung (4), welche dazu ausgebildet ist, eine Energie des Laserstrahls (L) während der Ablenkung entlang mindestens einer Zeile zu berechnen, wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, das Modulieren des Laserstrahls (L) zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit der berechneten Energie durchzuführen.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 3, wobei die Modulationseinrichtung (21) das optische Warnsignal am Ende einer Zeile aussendet, falls die Energie des Laserstrahls (L) während der Ablenkung entlang dieser Zeile und/oder benachbarter Zeilen einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Modulationseinrichtung (21) die Bilddaten derart auf den Laserstrahl (L) aufmoduliert, dass Randbereiche der Zeilen bis auf das optische Warnsignal ausgeblendet werden.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach Anspruch 5, wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, das Modulieren des Laserstrahls (L) zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit einer Größe des ausgeblendeten Randbereichs durchzuführen.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorangehenden Ansprüche, weiter mit einer Sensoreinrichtung (5), welche dazu ausgebildet ist, ein Detektionssignal auszugeben, falls sich eine Person auf einen mittels der Mikrospiegeleinrichtung (3) abgerasterten Raumwinkelbereich zubewegt, wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, das Modulieren des Laserstrahls (L) zum Aussenden des optischen Warnsignals in Abhängigkeit des Detektionssignals durchzuführen.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl (L) derart zu modulieren, dass kontinuierlich ein bandförmiger Bereich einer vorgegebenen Farbe und/oder Intensität entlang der Umkehrpunkten der zeilenförmigen Ablenkung als optisches Warnsignal ausgesendet wird.
Vorrichtung (1a, 1b, 1c) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Modulationseinrichtung (21) dazu ausgebildet ist, den Laserstrahl (L) derart zu modulieren, dass das optische Warnsignal für das menschliche Auge unbedenklich ist.
Verfahren zum Projizieren eines Bildes, mit den Schritten: Aussenden eines Laserstrahls (L) mittels einer Lasereinrichtung (2), wobei Bilddaten auf den Laserstrahl (L) aufmoduliert sind; und zeilenförmiges Ablenken des Laserstrahls (L) mittels einer Mikrospiegeleinrichtung (3); wobei der Laserstrahl (L) derart moduliert wird, dass in einem Bereich um Umkehrpunkte der zeilenförmigen Ablenkung ein vorgegebenes optisches Warnsignal ausgesendet wird.