DE19839545A1

DE19839545A1 - Laserprojektinseinheit mit Hologramm

Info

Publication number: DE19839545A1
Application number: DE1998139545
Authority: DE
Inventors: Wieland Hingst; Wolfgang Daum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-08-31
Filing date: 1998-08-31
Publication date: 2000-03-30

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Lichtzeichenprojektions-Vorrichtung zum Projizieren von Zeichen mittels Laserlicht auf eine Projektionsebene. Genutzt wird ein Halbleiterarray und eine Hologrammanordnung.

Description

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

Zweck der Erfindung ist es, eine Lichtzeichenprojektions-Vorrichtung zum Projizieren von Zeichen mittels Laserlicht auf eine Projektionsebene darzulegen.

Die Erfindung wird mit den folgenden Figuren erläutert:

Fig. 1 Schematische Anordnung der Komponenten mit Diodenarray

Fig. 2 Schematische Anordnung der Komponenten mit Piezo-Bimorph-Element.

In Fig. 1 ist gezeigt, wie die Projektionseinheit aufgebaut ist. Das Licht 7 tritt aus einem Halbleiterlaserarray 1 aus. Die Ringe in der Zeichnung geben die Begrenzung des Lichtkegels an. Der Halbleiterchip ist so geschnitten bzw. gebrochen, daß die Dioden 1 ihr Licht 7 senkrecht zur Bruchkante in Chip-Scheibenebene ausstrahlen. Das Licht 7 durchstrahlt ein Hologramm 2, welches das zu generierende Zeichen enthält. Nach Transmission des Hologrammes entsteht das gewünschte Zeichen auf der Projektionsebene 4. Auch kann die Vorrichtung mit einem Reflexionshologramm, hier nicht gezeigt, betrieben werden. Das so örtlich modulierte Licht 5 trifft auf eine Ablenkeinheit 3, die ein Spiegel, eine Linse oder ein akustooptisches Element sein kann und wird mit dieser auf die Projektionsebene 4 geworfen. Zur Verbesserung der Symboltrennung kann zwischen den Laserdioden 1 und dem Hologramm 2 ein Blendengitter 8, Blendengitterarray oder Linsenarray angebracht sein.

Soll mit dieser Vorrichtung ein Wort auf die Projektionsebene 4 geworfen werden, so besteht das Diodenarray 1 aus mindestens der Anzahl von Dioden, die der Anzahl der verschiedenen Buchstaben im Wort entspricht. Jede Diode wirft ihr Licht 7 auf einen anderen Bereich des Hologramms. Jeder Bereich ist optisch so gestaltet, daß nach Transmission des Hologramms das Licht 5 so moduliert ist, daß es einen der Buchstaben des Wort projizieren kann. Zur Projektion des Wortes werden nun die Dioden 1 der Buchstaben in der Reihenfolge wie diese Buchstaben im Wort erscheinen zur Projektion, bzw. zum Strahlen oder Leuchten, gebracht. Die Ablenkeinheit 3 wird nun so abgelenkt, daß sie jeden Buchstaben in die richtige Position auf der Projektionsebene 4 wirft damit das Wort zu lesen ist.

Anstatt des Diodenarrays 1 kann sich hier auch eine Diode 10 befinden, die mit einem Piezo-Bimorph-Element 9 abgelenkt wird. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 2 gezeigt. Dabei wird an das Piezo-Bimorph-Element 9 eine elektrische Spannung so angelegt, daß sich das Element biegt und die Diode 10 an die für die Erzeugung des entsprechenden Zeichens definierte Position bringt, wo sie dann zum Leuchten gebracht wird.

Das Hologramm hat die Aufgabe, entweder das Licht einer punktförmigen Quelle (Laserdiode oder Austritt eines Lichtleiters) zu einem Zeichen zu formen, so daß es über eine Optik auf die Projektionswand geworfen wird, oder das Zeichen direkt auf die Projektionswand zu projizieren.

Die Erzeugung von Bit-Map- oder Pixel-Graphik kann wie folgt erfolgen:

A) In den Strahlengang einer Halbleiterlaserdiode wird ein Hologramm so positioniert, daß das Pixelelement auf der Projektionsebene voll ausgeleuchtet ist. Die Ablenkeinheit lenkt dann das Pixelelement rasterförmig über die Projektionsebene. Dabei wird die Laserdiode in ihrer Lichtleistung variiert.
B) Ein Laserdiodenarray erzeugt mit seinen Teilhologrammen linear nebeneinanderliegende Pixelpunkte. Die Ablenkeinheit rastert diese Pixelzeile. Im einfachsten Fall wird die Zeile nur senkrecht zur Zeilenrichtung versetzt.

Zur Erzeugung von Bit-Map- oder Pixel-Graphik mit z. B. einer Graphik mit neun Helligkeitsstufen (1 mal dunkel und 9 Lichthelligkeiten) stehen auch die folgenden Methoden zur Wahl:

C) Es befinden sich neun Dioden in dem Diodenarray 1 bzw. 9 von dem Piezo-Bimorph-Element 9 anzusteuernden räumliche Positionen. Jede Pixeleinheit bestehend aus einer Diode (bzw. Diodenposition), Hologramm oder Hologrammteil und Gitter beleuchtet die Fläche eines Pixels homogen. Die Ablenkeinheit 3 lenkt das Licht an die entsprechende Position auf der Projektionsebene indem sie rasterförmig die Projektionsfläche ansteuert. Die Teilhologramme sind so gestaltet, daß sie das Licht der einzelnen Pixeleinheiten, wie oben beschrieben, aus einem für alle definierten Fokus kommen lassen. Die Pixelhelligkeit kann dann während der Rasterung durch Hinzu- oder Abschalten einzelner Dioden variieren.
D) Jede Pixeleinheit besteht aus einer 3×3-Matrix von demnach neun beleuchteten Teilflächen. Zur Helligkeitsregulierung können dann einzelne Teilflächen hinzu- oder abgeschaltet werden.

Zur Erzeugung eine Bit-Map-Graphik kann das Teilhologramm einer Pixeleinheit auch durch eine Linse ersetzt werden, die die projizierte Pixelfläche ganz ausleuchtet. Auch kann eine weitere Optik, die sich vor oder hinter der Ablenkeinheit befinden kann oder in diese Ablenkeinheit integriert ist, zur Vergrößerung oder Verkleinerung der projizierten Zeichen dienen.

Aufgrund der Gewichts- und Volumenverhältnisse kann die Vorrichtung handhalt- und handtragbar sein. Die Vorrichtung kann auch aus einer Speichereinheit die zu projizierenden Worte oder Zeichen lesen und in eine entsprechende Dioden- Ablenkeinheit- und Piezo-Bimorph-Elementansteuerung umsetzen. Anstatt einer Diode oder eines Diodenarrays kann sich auch der Austritt einer Lichtleitphaser oder eins entsprechenden Arrays an der Position der Diode bzw. der Dioden befinden.

Definitionen

Unter Zeichen werden Symbole, Buchstaben, Zahlen, Zeichnungen, Graphiken und Bildpunkte oder Teile dieser verstanden, die auf einem Kontrastunterschied beruhen. Unter Hologramm wird eine optische Einheit verstanden, die Licht aufgrund von Interferenz örtlich moduliert. Unter Array wird eine Anordnung gleicher Elemente verstanden.

Bezugszeichenliste

1

Laserdiodenarray

2

Hologramm

3

Spiegel (plan oder gewölbt) oder Linse

4

Projektionsebene

5

aus dem Transmissionshologramm austretendes Licht

6

vom Spiegel oder der Linse abgelenktes Licht

7

aus den Dioden austretendes Licht

8

Gitter

9

Piezo-Bimorph-Element

10

Diode

11

Fixpunkt

Claims

1. Vorrichtung zur Projektion von Zeichen auf eine Projektionsebene dadurch gekennzeichnet, daß das Licht (7, 5) einer Anzahl von Laserdioden (1) durch ein Transmissionshologramm (2), vorzugsweise ein Phasenhologramm, zu Zeichen geformt und auf eine Ablenkeinheit (3) geworfen wird, die das Licht (5, 6) auf definierte Positionen auf der Projektionsebene (4) lenkt.

2. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdioden (1) gemeinsam auf bzw. in einem Halbleiterchip gefertigt sind.

3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserdiode (10) mit einem elektrisch ablenkbaren Piezo-Bimorph-Element (9) an die entsprechende Stelle vor dem Hologramm gebracht wird.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit (3) ein Spiegel oder eine Linse ist und diese mittels Piezo-Bi morph-Elementen, Motoren oder Elektromagneten in verschiedene Richtungen ausgelenkt werden kann.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Gitter (8) zur Verbesserung der Zeichentrennung zwischen Dioden (1) und Hologramm (2) angebracht sein kann.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese aufgrund der Gewichts- und Volumenverhältnisse handlich- und handtragbar ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle einer Diode der Austritt einer Lichtleitphaser positioniert ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einer Ablenkeinheit und nur einer Diode mit einem Hologramm oder einer Diode mit einer Optik aufgebaut ist, und das Hologramm oder die Optik zur homogenen Ausleuchtung einer projizierten Pixelfläche dienen.

9. Methode zur Erzeugung von Pixel-Graphik mit der Vorrichtung einem oder mehreren der hier genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination eines Laserdiodenarrays mit einem Hologrammarray auf der Projektionswand ein Pixelarray mit homogen ausgeleuchteten Pixeln, die direkt aneinanderstoßen, überlappen oder durch unausgeleuchtete Flächen aneinanderliegen, erzeugt und dieses Pixelarray rasterförmig versetzt wird und daß dabei die Laserintensitäten der einzelnen Laserdioden variiert werden.