DE19802516C1

DE19802516C1 - Laserstrahlablenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19802516C1
Application number: DE1998102516
Authority: DE
Inventors: Wieland Hingst; Wolfgang Daum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-25
Filing date: 1998-01-25
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2018-01-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Laserstrahls. Diese besteht aus einer Speichereinheit zur Speicherung der Daten der zu erzeugenden Figur, einer Laserstrahlablenkeinheit, einem Laser und einer Energiequelle. Die Bestandteile sind in ein in der menschlichen Hand haltbares Gehäuse integriert. Die Laserdiode wird mittels piezokeramischer Elemente abgelenkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Problem

Es sind diverse Ablenkvorrichtungen für Laser auf dem Markt bekannt. All diese Ablenkvorrichtungen sind teuer, sehr voluminös und groß. Für viele Anwendungen benötigt man jedoch möglichst kleine Ablenkvorrichtungen. Eine Anwendung einer solchen kleinen Ablenkvorrichtung wäre ein handgehaltener Laserpointer, mit dem man nicht nur einen einfachen geradlinigen Strahl auf eine Schautafel lenken und einen Punkt, sondern eine beliebige Figur abbilden kann. Ein Redner könnte so in einem Vortrag z. B. sein Firmenemblem oder irgendwelche anderen Zeichen auf die Schautafel projizieren. Das Problem besteht darin, eine möglichst kleine Ablenkvorrichtung zu gestalten, die außerdem mit einem geringen Energieaufwand batteriemäßig betrieben werden kann.

In DE 43 38 578 A1 ist eine zweidimensionale Laserstrahleinrichtung dargelegt, die mit Piezobimorphelementen und jedoch mit Spiegeln den Laserstrahl ablenkt. Das Ziel einer möglichst kleinen Ablenkvorrichtung wird hierdurch jedoch nicht erreicht.

In EP 0223 535 A2 ist ein piezoelektrischer Bimorphscanner dargelegt, der jedoch den Laserstrahl nicht in die drei Raumrichtungen lenken kann und das Ziel einer möglichst kleinen Ablenkvorrichtung ebenfalls nicht erreicht.

Lösung

Prinzipiell besteht die Lösung in der Nutzung piezokeramischer Plättchen oder sog. Bimorphelemente zur Ablenkung der Laserdiode. Die Laserdiode befindet sich dabei auf einem Plättchen, welches z. B. in x-y-Richtung ausgerichtet liegt und durch das Anlegen einer Spannung in z-Richtung schwingt. Dieses erste piezokeramische Plättchen ist dann auf ein zweites montiert, welches z. B. in der x-z- Ebene ausgerichtet ist und durch Anlegen einer Spannung in y-Richtung ablenkbar ist. Der Laserstrahl wird durch eine Optik fokussiert oder aufgeweitet. Das System ist in den folgenden Figuren näher erläutert:

Fig. 1 Ansicht der Ablenkeinrichtung für den Laserstrahl

Fig. 2 Elektronische Ansteuerung

Fig. 3 Gesamtsystem

In Fig. 1 ist das erfundene System prinzipiell gezeigt. Eine Laserdiode 3 ist auf ein Plättchen 2 montiert, welches sich z. B. in x-y-Ebene ausgerichtet befindet und durch Anlegen einer Spannung in z-Richtung ausgelenkt werden kann. Dieses Plättchen 2 ist auf ein Plättchen 1 montiert, welches in x- z-Richtung ausgerichtet und in y-Richtung auslenkbar ist. Das Plättchen 1 ist auf einem Fixpunkt 4 montiert. Der Laserstrahl 5, der aus der Laserdiode 3 austritt, wird durch eine Optik 6 geleitet, die den Laserstrahl je nach Bedarf aufweiten oder fokussieren kann. Der Laser kann auf das erste Plättchen auf die Stirn- oder auch Ober- oder Unterseite montiert sein. Alle heutigen Verbindungstechniken sind für die Montage des Lasers auf das erste Plättchen oder die Verbindung vom ersten zum zweiten Plättchen anwendbar (löten, kleben, verschrauben, verschmelzen, bonden, ...).

Die hier angegebenen Koordinaten dienen zur Erläuterung und können auch anders gewählt oder bezeichnet werden.

Ein solches System eignet sich, um in einem handgehaltenen Laserpointer integriert zu werden.

In Fig. 2 ist prinzipiell das elektrische System zur Ansteuerung des Laserstrahls gezeigt. Die piezoelektrische Laserablenkungseinheit 10 bekommt ihre Ablenkspannung aus einer Elektronik zur Erzeugung der y-z-Ablenkungsspannung 11. In dieser Elektronik 11 ist auch die Stromquelle für die Laserdiode enthalten. Aus einer Schnittstelle zu einem externen Rechner 12 können die Daten für die Ablenkung in einen Speicher eingelesen und dort permanent gespeichert werden. Die Elektronik zur Erzeugung der Ablenkspannung 11 besteht insbesondere aus einem Taktgenerator, einem Speicher, einer Ausgangsstufe und einer Stromquelle. Die Schnittstelle zu einem externen Rechner 12 beinhaltet die Schaltung für das Datenaufbereitungsprotokoll, den Kabelanschluß bzw. die drahtlose Übertragungseinrichtung. In Fig. 3 ist das Gesamtsystem gezeigt. Die Laserablenkvorrichtung 7 besteht aus der in Fig. 1 gezeigten Ablenkvorrichtung, der Laserdiode 10, der Elektronik zur Erzeugung der Ablenkungsspannung 11 und der Schnittstelle zu dem externen Rechner 12. An dem externen Rechner 8 kann das Ablenkbild erzeugt werden und über das Kabel 9 in die Laserablenkvorrichtung 7 übertragen werden. Die Laserablenkvorrichtung 7 kann tragbar mit Batteriebetrieb oder stationär funktionieren.

Der Benutzer kann beispielsweise eine von dem Laser darzustellende Figur mittels geeigneter Software auf dem Rechner erzeugen und diese in das Speichermodul des Lasers übertragen und ablegen. Der Laser kann dann z. B. vom Rechner unabhängig benutzt werden. Zu einem beliebigen Zeitpunkt wird der Laser eingeschaltet und die Figur aus dem Speicher geladen, so daß die Ablenkelektronik die Piezoelemente und so die Laserdiode derart ablenkt, daß die gewünschte Figur auf die Projektionswand projeziert wird. In dem Speicher können auch mehrere Figuren oder Figurabläufe, Zeichen, Buchstaben und Zahlen gespeichert werden. Als Speicher sind alle verfügbaren Speichertechniken verwendbar. Auch kann das System z. B. die Uhrzeit an die Wand projezieren.

Alternativ zur Auslenkung der Laserdiode kann eine solche handgehaltene Laserstrahlablenk vorrichtung auch einen fest installierten Laser aufweisen, dessen Strahl z. B. über bewegte Spiegel abgelenkt wird.

Typische Werte sind:
Ablenkspannung von -10 bis 10 Volt
Stromaufnahme bis 20 Milliampere
Ablenkung bis 10 cm auf 3 m Projektionslänge

Bezugszeichenliste

1

piezoelektrische Plättchen der y-Richtungsablenkung

2

piezoelektrische Plättchen der z-Richtungsablenkung

3

Laserdiode, Laser

4

Fixpunkt

5

Laserstrahl

6

Optik

7

Laserablenkungsvorrichtung

8

Rechner

9

Kabel

10

piezoelektrische Laserablenkungseinheit

11

Elektronik zur Erzeugung der y-z-Ablenkungsspannung

12

Schnittstelle zum Rechner

Claims

1. Ablenkvorrichtung für einen Laserstrahl einer Laserdiode, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode auf einem ersten Piezokristallelement aufgebracht ist, das in eine erste Raumrichtung ablenkbar ist und daß dieses erste Piezokristallelement auf einem zweiten Piezokristallelement aufgebracht ist, welches in eine zweite Richtung ablenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Piezokristallelement als Platte oder Plättchen ausgeformt ist.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode an einer Stirnseite eines Piezokristallelementes aufgebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkung des Piezokristallelementes durch eine elektrische Spannung erzeugt wird.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Optik den Laserstrahl aufweitet oder fokussiert.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Projektion von Zeichen, Zeichenfolgen, Buchstaben, Zahlen, Symbolen auf eine Wand genutzt wird.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese zur Projektion von Uhrzeiten auf eine Wand genutzt wird.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese besteht aus einer Speichereinheit zur Speicherung der Daten der zu erzeugenden Figur, einer Laserstrahlablenkeinheit, einem Laser und einer Energiequelle und daß diese Bestandteile in ein in der menschlichen Hand haltbares Gehäuse integriert sind.