WO2012150122A1 - Projektionsvorrichtung zum projizieren mindestens eines bildpunktes und verfahren zum betreiben einer projektionsvorrichtung - Google Patents

Projektionsvorrichtung zum projizieren mindestens eines bildpunktes und verfahren zum betreiben einer projektionsvorrichtung Download PDF

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WO2012150122A1
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radiation
sensor
laser device
pro
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PCT/EP2012/056936
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Jan Oliver Drumm
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Osram Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a projection device for projecting at least one pixel onto a projection surface comprising at least one laser device for emitting projection radiation, at least one sensor device, wherein the sensor device is designed to present a hazardous situation to a person through the radiation of the at least one Detect laser device, and a control device which is coupled to the at least one laser device and the at least one sensor device, where ⁇ is designed in the control device to identify when determining a hazardous situation for a person at least one operating parameter of the at least one laser device. It also relates to a corre sponding ⁇ method for operating a projection device.
  • the present invention is particularly concerned with eye safety in such projection devices and methods.
  • the standard IEC 60825-1 the light emission of so-called flying spot laser-based projectors for class 2 or -2M products to approximately 20 to 50 in the, from ⁇ pendent of the scan angle and the laser spectrum, for commercial limited to freely available products.
  • Laser-based actuators based on the flying-spot method are also known as laser-projectors with micromirror arrangement.
  • the object of the present invention is such gozu develop a generic projection device or a generic method ⁇ that Cruise- projection apparatuses in compliance with the appropriate standards for eye safety can be made, which allow brighter projections than is known from the prior art.
  • the projection device at least one sensor device comprises a first sensor laser device, wherein the first sensor laser device is designed to deliver a first measuring radiation, which at least runs ahead of the projection radiation temporarily locally.
  • the penetration of an object, in particular a person, into the space between projection device and projection surface by evaluating the reflection of the measuring beam to the projection surface can be made, only the measuring beam needs to be designed so that it corresponds to the corresponding standard of the projection device.
  • the imaging laser beam can be dimensioned more powerful.
  • the measuring beam can correspond, for example, to class 1 and thus has an output of, for example, only 0.7 mW.
  • the imaging laser beam may be so, for example, a higher power - depending ⁇ but below the threshold for damage to the skin ent ⁇ speaking security class 4 - have to be used and yet in a projection apparatus of Class 2 or 2M.
  • the sensor device further comprises at least one second sensor laser device which is designed to emit a second measuring radiation.
  • the second sensor laser device is arranged such that the second measuring radiation impinges mirror-symmetrical to the first measuring radiation with respect to the projection radiation on the Gii ⁇ ons Chemistry.
  • the projection beam that is to say the imaging beam
  • the first and second Sen ⁇ sorlaservorides are arranged such that, based on a first projection line, the first measuring radiation of the projection radiation at least temporarily locally upstream expires and at least temporarily lags the second measuring radiation from the projection ⁇ radiation locally.
  • the first and second sensor laser device so attached are ⁇ arranged that, based on a second, the first Pro edictionszeile subsequent Pro etechnischszeile the first measuring radiation of the projection radiation at least temporarily lags and the second measuring radiation of the projec ⁇ onsstrahlung at least for a while. In this way, it is ensured in both scanning directions that the projection radiation is preceded by a measuring beam. In this way, eye safety for persons can be provided to a particularly high degree.
  • the sensor device may further comprise a third sensor laser device, which is designed to emit a third measuring radiation, and / or a fourth sensor laser device, which is designed to emit a fourth measuring radiation, wherein the third and / or the fourth sensor device is arranged such ⁇ are that the measuring radiation emitted by them sweeps over at least the projection surface vertically (that is to say in the projection plane orthogonal to the first scanning direction).
  • the projection beam is also fringed vertically to the scanning direction of measuring beams, whereby a protection against perpendicular (orthogonal) to Scanbe ⁇ movement, that is in the movement of the slow axis, "penetrating" objects, especially people, is possible.
  • the Sensorlaservorrich ⁇ device (s) is particularly preferred / are designed to deliver the respective measuring radiation in a spectral range that is invisible to the human eye, in particular in the infrared wavelength range, and / or with a power which is lower as the power of the pro ⁇ tion radiation.
  • the at least one measuring beam can perform its function to increase the eye safety.
  • the Leis ⁇ processing the at least one measurement beam is lower than the performance of the Pro etechnischsstrahlung.
  • the projection device comprises a micromirror arrangement with at least one micromirror, wherein, starting from the at least one micromirror, a first angle and / or the difference between the projection radiation of the first and the projection direction of the first measurement radiation the projection direction of the second measuring radiation and the projection direction of the reference radiation, a second angle is defined.
  • a first angle and / or the difference between the projection radiation of the first and the projection direction of the first measurement radiation the projection direction of the second measuring radiation and the projection direction of the reference radiation a second angle is defined.
  • the first angle and / or the second angle with the Ab ⁇ was a first and a second image point is korre ⁇ moieties, where the first image point by a first or last pixel in a projection line of a projected image, in particular, an averageggii ⁇ onszeile of the projection image, is defined, whereby the second pixel is defined by the mechanical inflection point of the at least one micromirror on the same side of the pro etechnischszeile.
  • This measure has the advantage that the projection image is usually cut to eliminate cushion effects in the image and also to avoid brightness inhomogeneities at the edge of the image. Accordingly, not the full area, which can be painted over by the image-forming beam, is illuminated. In this way, the entire image area is protected; every point that is projected onto is swept by a measuring beam before the actual projection radiation impinges on this pixel.
  • either either two measuring beams can be used or the respectively preceding measuring beam.
  • the sensor ⁇ device is arranged such that its processing, the light reflected from the Pro ⁇ jedgings Colour radiation of the first sensor ⁇ laser device and / or the second Sensorlaservorrich- mirror arrangement via the at least one micro mirror of the micro be fed. Accordingly, the micro-mirror is not only used to project the respective measuring beam or the respective measuring beams to the pro ⁇ jetechnischs preparation, but also the re- inflected measuring radiation of the sensor device supply. This significantly increases the signal-to-noise ratio.
  • the at least one operating parameter of the at least ei ⁇ NEN first laser device preferably provides the energy supply. Therefore, preferred may be provided be that the control device is designed to fix ⁇ fixed a threat situation for a person to reduce the power supply of the at least one laser device, in particular to disable.
  • the sensor apparatus is particularly adapted and arranged to ⁇ , to detect at least one of the sensor laser devices etechnischs composition of the Pro reflected Strah ⁇ lung.
  • control device can be designed to assume a risk for a person if at least one threshold stored in the control device is undershot for a radiation reflected by the respective sensor laser device. This is so out ⁇ sets as if the egg "missing" radiation from the pupil ner person has been absorbed.
  • a particularly preferred development is characterized as ⁇ by that, the first and / or second and / or third and / or fourth measurement beam is modulated. Since spurious radiation, for example infrared radiation from the surroundings, typically no such modulation has, this can be a particularly simple manner ⁇ filters.
  • the evaluated Meßstrah ⁇ treatment to be evaluated therefore has a very high signal-to-noise ratio, whereby the evaluation is particularly robust.
  • an optical edge filter can be used.
  • Figure 1 is a schematic representation of an embodiment of a Pro edictionsvoroplasty invention.
  • Fig. 2 is a schematic representation for explaining the
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment of a projection device according to the invention.
  • This comprises a laser device 10 which is coupled to a Videoan Strukturvorraum 11 for supplying a video drive signal and a projection ⁇ radiation SP emits. This impinges on a scanner mirror 12 and is projected onto a projection surface 14 from there.
  • a first Sensorla ⁇ servorcardi 16a is provided which emits a first radiation measuring SA, which is also projected via the micro-mirror 12 on the projection fourteenth
  • a beam splitter 18 a coupled, which can be designed as a position ⁇ beam splitter.
  • a threshold value is stored in the control device 20a, wherein the control device 20a is designed to reduce the energy supply of the laser device 10 or to deactivate the laser device 10 when the reflected measurement radiation SA falls below the threshold value.
  • the measuring radiation SA closes with the pro stechnischsstrahlung SP an angle ⁇ . In the case of the marked scanning direction 22, therefore, the measuring radiation SA precedes the projection radiation SP.
  • the beam splitters 18a, 18b and the Steuervorrichtugen 20a, 20b may include optical filters (not Darge ⁇ asserted), which make the respective measuring radiation SA, SB by ⁇ , but possibly useful radiation reflected back to the laser device (10) absorb.
  • a second sensor laser device 16b is further drawn, wherein between the sensor laser ⁇ device 16b and the scanning mirror 12, a beam splitter 18b is coupled.
  • the sensor laser device 16b emits a measurement radiation SB, wherein the measurement radiation SB encloses an angle ⁇ with the projection radiation SP.
  • the beam splitter 18b is coupled to a control device 20b, which in turn is coupled to the laser device 10 in a manner corresponding to the control device 20a.
  • an eye 24 of a person is shown by way of example, which enters the space between the scanning mirror 12 and the pro skoms constitution 14.
  • the measuring radiation SA initially strikes the eye 24 in the case of the marked scanning direction 22.
  • the output from the Sensorla ⁇ servorcardien 16a, 16b radiation lies in a spectral range that is invisible to the human eye, in particular in the infrared wavelength range.
  • the measurement radiation SA, SB have a significantly lower intensity than the projection ⁇ radiation SP. As soon as the measuring radiation SA is absorbed by the eye 24, this is detected by the control device 20a and the laser power 10 is reduced or completely switched off to a safe area for a person.
  • the measuring radiation SA of the projection radiation SP is ahead, while the measuring radiation ⁇ lags SB of the projection radiation SP. Since the scan direction changes at a next projection line, the measurement radiation SB becomes the leading beam, while the measurement radiation SA becomes the trailing beam. In this way, continuously committeege ⁇ assumed that in the eye of a person who is going into the area between the scanning mirror 12 and the projec ⁇ ons Design 14, only incident measuring radiation SA or SB and is absorbed there.
  • Fig. 2 shows another illustration for explaining a particularly favorable dimensioning of the angle ⁇ and ß.
  • the projection image is denoted by 26, which is trimmed with respect to the actual inflection point of the scanner mirror 12, that is to say in the regions C1 and C2 the laser device 10 is switched off or the projection radiation SP emitted by it is shaded. This will cushion effects such ⁇ adhesive indicated at 28, is eliminated. Moreover, Hel ⁇ ltechniksinhomogenticianen be avoided on the screen.
  • the indentations 30 on the right and left sides of the illustration of FIG. 2 result from the mechanical inflection point of the scanner mirror 12.
  • the angle ⁇ is chosen so that the leading beam has its point of inflection locally at the point where the projection image 26 begins.
  • the same condition is required for the angle ⁇ , see the right-hand illustration of Fig. 2, at the end of the outgoing projection line. For the following line, the leading beam becomes the returning beam and vice versa.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren mindestens eines Bildpunktes (26) auf eine Projektionsfläche (14) umfassend mindestens eine Laservorrichtung (10) zur Abgabe von Projektionsstrahlung (SP); mindestens eine Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b), wobei die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) ausgelegt ist, eine Gefährdungssituation für eine Person (24) durch die Strahlung der mindestens einen Laservorrichtung (10) festzustellen; und eine Steuervorrichtung (20a, 20b), die mit der mindestens einen Laservorrichtung (10) und der mindestens einen Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung (20a, 20b) ausgelegt ist, bei Feststellen einer Gefährdungssituation für eine Person (24) mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Laservorrichtung (10) zu modifizieren; wobei die mindestens eine Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) eine erste Sensorlaservorrichtung (16a) umfasst, wobei die erste Sensorlaservorrichtung (16a) ausgelegt ist eine erste Messstrahlung (SA) abzugeben, die der Projektionsstrahlung (SP) zumindest zeitweise örtlich vorausläuft. Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung.

Description

Beschreibung
Pro ektionsvorrichtung zum Projizieren mindestens eines Bildpunktes und Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Proj ektionsvor- richtung zum Projizieren mindestens eines Bildpunktes (Pixels) auf eine Projektionsfläche umfassend mindestens eine Laservorrichtung zur Abgabe von Projektionsstrahlung, mindestens eine Sensorvorrichtung, wobei die Sensorvorrichtung ausgelegt ist, eine Gefährdungssituation für eine Person durch die Strahlung der mindestens einen Laservorrichtung festzustellen, und eine Steuervorrichtung, die mit der mindestens einen Laservorrichtung und der mindestens einen Sensorvorrichtung gekoppelt ist, wo¬ bei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, bei Feststellen einer Gefährdungssituation für eine Person mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Laservorrichtung zu modifizieren. Sie betrifft überdies ein entspre¬ chendes Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung .
Stand der Technik Die vorliegende Erfindung befasst sich insbesondere mit der Augensicherheit bei derartigen Projektionsvorrichtungen und -verfahren. In diesem Zusammenhang ist von Bedeutung, dass die Norm IEC 60825-1 die Lichtemission von so genannten Flying Spot basierten Laser-Projektoren für Klasse 2- oder -2M-Produkte auf ca. 20 Im bis 50 Im, ab¬ hängig vom Scan-Winkel und dem Laserspektrum, für kommer- ziell frei erhältliche Produkte begrenzt. Dies bedeutet, dass lichtstärkere Projektoren nicht zulässig sind, da ab Klasse 3R ein Laserschutzbeauftragter den sachgemäßen Betrieb absichern muss. Auf dem Flying-Spot-Verfahren ba- sierte Laserpro ektoren sind auch als Laserprojektoren mit Mikrospiegelanordnung bekannt.
Im Stand der Technik wird der Augensicherheit dadurch Rechnung getragen, dass die in der Pupille einer Person absorbierte Strahlung durch Reflexionsmessung detektiert wird. Wird demnach festgestellt, dass weniger Strahlung als erwartet von der Projektionsfläche zurückkommt, wird davon ausgegangen, dass die fehlende Strahlung in der Pupille einer Person absorbiert wurde. Dabei wirkt der bil¬ derzeugende Laserstrahl als Messstrahl. Die Einhaltung der Augensicherheit erfolgt durch genügend schnelle Ab¬ schaltung der Laserstrahlung. Dies wird gewährleistet durch eine sehr schnelle Datenauswertung und Regelung, beispielsweise durch Strahlabschaltung beziehungsweise Strahldimmung . Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist, dass bereits gefährdende Strahlung in die Pupille einge¬ drungen ist. Überdies sind lichtstärkere Projektionsvor¬ richtungen auf Basis des Flying-Spot-Verfahrens wün¬ schenswert, die die Norm für beispielsweise Klasse 2- o- der -2M-Produkte jedoch einhalten.
Darstellung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine gattungsgemäße Projektionsvorrichtung beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzu¬ bilden, dass Projektionsvorrichtungen unter Einhaltung der entsprechenden Norm für die Augensicherheit bereitge- stellt werden können, die hellere Projektionen ermöglichen als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pro ektionsvorrich¬ tung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 16.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn nicht der bildgebende Strahl als Messstrahl verwendet wird, sondern ein dem bildgebenden Strahl vorlaufender Messstrahl. Die- ser kann dann eine andere Wellenlänge sowie eine andere Leistung aufweisen als der bildgebende Strahl. Die Spots des bildgebenden Strahls und des Messstrahls überlappen dabei räumlich nicht. Demgemäß umfasst bei einer erfin¬ dungsgemäßen Projektionsvorrichtung die mindestens eine Sensorvorrichtung eine erste Sensorlaservorrichtung, wobei die erste Sensorlaservorrichtung ausgelegt ist eine erste Messstrahlung abzugeben, die der Projektionsstrahlung zumindest zeitweise örtlich vorausläuft. Dadurch kann das Eindringen eines Objekts, insbesondere einer Person, in den Raum zwischen Projektionsvorrichtung und Projektionsfläche durch Auswertung der Reflexion des Messstrahls an der Projektionsfläche vorgenommen werden, wobei lediglich der Messstrahl so ausgelegt werden braucht, dass er der entsprechenden Norm der Projektions- Vorrichtung entspricht. Der bildgebende Laserstrahl kann hingegen leistungsstärker dimensioniert werden.
Aufgrund der niedrigeren Intensität des Messstrahls kann ein Eindringen von gefährdender Laserstrahlung, d.h. der bildgebenden Laserstrahlung, in die Pupille einer Person zuverlässig vermieden werden. Da der Messstrahl dem bild- gebenden Strahl örtlich zumindest zeitweise vorausläuft, steht eine längere Zeitdauer für die Auswertung und somit zur Entscheidungsfindung, ob eine Dimmung oder eine Abschaltung vorgenommen werden muss, zur Verfügung. Auf diese Weise lässt sich eine größere Bildhelligkeit erzie¬ len als bei aus dem Stand der Technik bekannten Projektionsvorrichtungen. Der Messstrahl kann beispielsweise der Klasse 1 entsprechen und weist damit eine Leistung von beispielsweise lediglich 0,7 mW. Der bildgebende Laser- strahl kann so beispielsweise eine höhere Leistung - je¬ doch unterhalb des Grenzwertes für Hautschädigung ent¬ sprechend Sicherheitsklasse 4 - aufweisen und dennoch in einer Projektionsvorrichtung der Klasse 2 oder 2M eingesetzt sein. Eine bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sensorvorrichtung weiterhin mindestens eine zweite Sensorlaservorrichtung umfasst, die ausgelegt ist eine zweite Messstrahlung abzugeben. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn die zweite Sensor- laservorrichtung derart angeordnet ist, dass die zweite Messstrahlung spiegelsymmetrisch zur ersten Messstrahlung mit Bezug auf die Projektionsstrahlung auf die Projekti¬ onsfläche auftrifft. Dadurch kann der Projektionsstrahl, das heißt der bildgebende Strahl, in beiden Richtungen von einer Messstrahlung umgeben werden. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Sen¬ sorlaservorrichtung derart angeordnet sind, dass bezogen auf eine erste Projektionszeile die erste Messstrahlung der Projektionsstrahlung zumindest zeitweise örtlich vor- ausläuft und die zweite Messstrahlung der Projektions¬ strahlung zumindest zeitweise örtlich nachläuft. Beson- ders vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, wenn die erste und die zweite Sensorlaservorrichtung derart ange¬ ordnet sind, dass bezogen auf eine zweite, der ersten Pro ektionszeile nachfolgende Pro ektionszeile die erste Messstrahlung der Projektionsstrahlung zumindest zeitweise nachläuft und die zweite Messstrahlung der Projekti¬ onsstrahlung zumindest zeitweise vorausläuft. Auf diese Weise ist in beiden Scanrichtungen sichergestellt, dass der Projektionsstrahlung ein Messstrahl vorausläuft. Da- mit kann die Augensicherheit für Personen in besonders hohem Maße bereitgestellt werden.
In bevorzugten Weiterbildungen kann die Sensorvorrichtung weiterhin eine dritte Sensorlaservorrichtung umfassen, die ausgelegt ist eine dritte Messstrahlung abzugeben, und/oder eine vierte Sensorlaservorrichtung, die ausgelegt ist eine vierte Messstrahlung abzugeben, wobei die dritte und/oder die vierte Sensorvorrichtung derart ange¬ ordnet ist/sind, dass die von ihnen abgegebene Messstrah¬ lung zumindest die Projektionsfläche vertikal (also in der Projektionsebene orthogonal zur ersten Scanrichtung) überstreicht. Damit wird der Projektionsstrahl auch vertikal zur Scanrichtung von Messstrahlen eingesäumt, wodurch ein Schutz gegen senkrecht (orthogonal) zur Scanbe¬ wegung, das heißt in der Bewegung der langsamen Achse, „eindringende" Objekte, insbesondere Personen, ermöglicht wird .
Besonders bevorzugt ist/sind die Sensorlaservorrich¬ tung (en) ausgelegt, die jeweilige Messstrahlung in einem Spektralbereich abzugeben, der für das menschliche Auge unsichtbar ist, insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich, und/oder mit einer Leistung, die niedriger ist als die Leistung der Pro ektionsstrahlung. Durch die Abgabe der Messstrahlung in einem Spektralbereich, der für das menschliche Auge unsichtbar ist, wird sichergestellt, dass der Messstrahl von Benutzern der Proj ekt ionsvorrich- tung nicht störend wahrgenommen wird. Dennoch kann der mindestens eine Messstrahl seine Funktion zur Erhöhung der Augensicherheit wahrnehmen. Bevorzugt ist die Leis¬ tung des mindestens einen Messstrahls niedriger als die Leistung der Pro ektionsstrahlung. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Projektionsvorrichtung eine Mikrospiegelanordnung mit mindestens einem Mikrospiegel umfasst, wobei ausgehend von dem mindestens einen Mikrospiegel durch die Differenz zwischen der Projektionsrichtung der Projektionsstrahlung und der Projektionsrichtung der ersten Messstrahlung ein erster Winkel und/oder durch die Differenz zwischen der Projektionsrichtung der zweiten Messstrahlung und der Projektionsrichtung der Referenzstrahlung ein zweiter Winkel definiert ist. Auf diese Weise können sowohl die Projektionsstrahlung als auch die erste und/oder die zweite Messstrahlung mittels derselben Mikrospiegelanord¬ nung auf die Projektionsfläche projiziert werden. Dadurch lässt sich die vorliegende Erfindung besonders kosten¬ günstig umsetzen. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn der erste Winkel und/oder der zweite Winkel mit dem Ab¬ stand eines ersten und eines zweiten Bildpunkts korre¬ liert ist, wobei der erste Bildpunkt durch einen ersten oder letzten Bildpunkt in einer Projektionszeile eines Projektionsbildes, insbesondere einer mittleren Projekti¬ onszeile des Projektionsbildes, definiert ist, wobei der zweite Bildpunkt durch den mechanischen Wendepunkt des mindestens einen Mikrospiegels auf derselben Seite der Pro ektionszeile definiert ist. Diese Maßnahme nutzt den Vorteil, dass das Pro ektionsbild üblicherweise beschnit- ten ist, um Kisseneffekte im Bild zu eliminieren und auch um Helligkeitsinhomogenitäten am Bildrand zu vermeiden. Demnach wird nicht die volle, vom bilderzeugenden Strahl an sich überstreichbare Fläche ausgeleuchtet. Auf diese Weise ist der gesamte Bildbereich geschützt; jeder Punkt, auf den projiziert wird, wird von einem Messstrahl überstrichen, bevor die eigentliche Projektionsstrahlung auf diesen Bildpunkt auftrifft.
Für die Auswertung können entweder wahlweise beide Messstrahlen herangezogen werden oder der jeweils vorlaufende Messstrahl.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Sensor¬ vorrichtung derart angeordnet, dass ihr die von der Pro¬ jektionsfläche reflektierte Strahlung der ersten Sensor¬ laservorrichtung und/oder der zweiten Sensorlaservorrich- tung über den mindestens einen Mikrospiegel der Mikro- spiegelanordnung zuführbar ist. Demnach wird der Mikrospiegel nicht nur dazu genutzt, den jeweiligen Messstrahl beziehungsweise die jeweiligen Messstrahlen auf die Pro¬ jektionsfläche zu projizieren, sondern auch um die re- flektierte Messstrahlung der Sensorvorrichtung zuzuführen. Hierdurch lässt sich das Signal-zu-Rausch-Verhältnis deutlich erhöhen.
Der mindestens eine Betriebsparameter der mindestens ei¬ nen ersten Laservorrichtung stellt bevorzugt deren Ener- gieversorgung dar. Bevorzugt kann deshalb vorgesehen sein, dass die Steuervorrichtung ausgelegt ist, bei Fest¬ stellen einer Gefährdungssituation für eine Person die Energieversorgung der mindestens einen Laservorrichtung zu reduzieren, insbesondere zu deaktivieren. Die Sensorvorrichtung ist insbesondere ausgelegt und an¬ geordnet, von der Pro ektionsfläche reflektierte Strah¬ lung mindestens einer der Sensorlaservorrichtungen zu erfassen.
Dabei kann die Steuervorrichtung ausgelegt sein, eine Ge- fährdung für eine Person dann anzunehmen, wenn mindestens ein in der Steuervorrichtung hinterlegter Schwellwert für eine von der jeweiligen Sensorlaservorrichtung reflektierte Strahlung unterschritten wird. Dies wird so ausge¬ legt, als ob die „fehlende" Strahlung von der Pupille ei- ner Person absorbiert wurde.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich da¬ durch aus, dass der erste und/oder der zweite und/oder der dritte und/oder der vierte Messstrahl moduliert ist. Da Störstrahlung, beispielsweise Infrarotstrahlung aus der Umgebung, üblicherweise keine derartige Modulation aufweist, kann diese auf besonders einfache Weise ausge¬ filtert werden. Die auszuwertende reflektierte Messstrah¬ lung weist daher ein sehr hohes Signal-zu-Rausch- Verhältnis auf, wodurch die Auswertung besonders robust ist. Zusätzlich kann ein optisches Kantenfilter eingesetzt werden.
Weitere vorteilhafte Aus führungs formen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Pro ektionsvor¬ richtung vorgestellten bevorzugten Aus führungs formen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Pro ektionsvorrichtung; und
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der
Positionen der Messstrahlung gegenüber der Projektionsstrahlung .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Aus- führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung. Diese umfasst eine Laservorrichtung 10, die mit einer Videoansteuervorrichtung 11 zur Zuführung eines Videoansteuersignals gekoppelt ist und eine Projektions¬ strahlung SP abgibt. Diese trifft auf einen Scannerspie- gel 12 auf und wird von dort auf eine Projektionsfläche 14 projiziert. Erfindungsgemäß ist eine erste Sensorla¬ servorrichtung 16a vorgesehen, die eine erste Messstrahlung SA abgibt, die ebenfalls über den Mikrospiegel 12 auf die Projektionsfläche 14 projiziert wird. Zwischen die Sensorlaservorrichtung 16a und den Scannerspiegel 12 ist ein Strahlteiler 18a gekoppelt, der als Positions¬ strahlteiler ausgeführt sein kann. Dieser koppelt einen Teil der von der Pro ektionsfläche 14 reflektierten Mess¬ strahlung SA aus und führt diesen Teil einer Steuervor- richtung 20a zu, die überdies zu Messzwecken ausgelegt ist. In der Steuervorrichtung 20a ist ein Schwellwert hinterlegt, wobei die Steuervorrichtung 20a ausgelegt ist, dann, wenn von der reflektierten Messstrahlung SA der Schwellwert unterschritten wird, die Energieversor- gung der Laservorrichtung 10 zu reduzieren oder die Laservorrichtung 10 zu deaktivieren. Die Messstrahlung SA schließt mit der Pro ektionsstrahlung SP einen Winkel α ein. Bei der eingezeichneten Scanrichtung 22 läuft daher die Messstrahlung SA der Projektionsstrahlung SP voraus. Die Strahlteiler 18a, 18b sowie die Steuervorrichtugen 20a, 20b können optische Filter beinhalten (nicht darge¬ stellt) , welche die jeweilige Messstrahlung SA, SB durch¬ lassen, jedoch eventuell rückreflektierte Nutzstrahlung der Laservorrichtung (10) absorbieren. In Fig. 1 ist weiterhin eine zweite Sensorlaservorrichtung 16b eingezeichnet, wobei zwischen die Sensorlaser¬ vorrichtung 16b und den Scanspiegel 12 ein Strahlteiler 18b gekoppelt ist. Die Sensorlaservorrichtung 16b gibt eine Messstrahlung SB ab, wobei die Messstrahlung SB mit der Projektionsstrahlung SP einen Winkel ß einschließt. Der Strahlteiler 18b ist mit einer Steuervorrichtung 20b gekoppelt, die ihrerseits in entsprechender Weise wie die Steuervorrichtung 20a mit der Laservorrichtung 10 gekoppelt ist. In der Darstellung von Fig. 1 ist beispielhaft ein Auge 24 einer Person eingezeichnet, das in den Raum zwischen den Scanspiegel 12 und die Pro ektionsfläche 14 eintritt. Wie aus der Darstellung von Fig. 1 hervorgeht, trifft bei der eingezeichneten Scanrichtung 22 zunächst die Messstrahlung SA auf das Auge 24 auf. Die von den Sensorla¬ servorrichtungen 16a, 16b abgegebene Strahlung liegt in einem Spektralbereich, der für das menschliche Auge unsichtbar ist, insbesondere im infraroten Wellenlängenbe- reich. Außerdem weisen die Messstrahlungen SA, SB eine deutlich geringere Intensität auf als die Projektions¬ strahlung SP. Sobald durch das Auge 24 die Messstrahlung SA absorbiert wird, wird dies von der Steuervorrichtung 20a erkannt und die Laserleistung 10 auf einen für eine Person ungefährlichen Bereich reduziert oder gänzlich abgeschaltet .
In der Darstellung von Fig. 1 läuft die Messstrahlung SA der Projektionsstrahlung SP voraus, während die Mess¬ strahlung SB der Projektionsstrahlung SP nachläuft. Da bei einer nächsten Projektionszeile die Scanrichtung wechselt, wird die Messstrahlung SB zum vorlaufenden Strahl, während die Messstrahlung SA zum nachlaufenden Strahl wird. Auf diese Weise ist fortwährend sicherge¬ stellt, dass in das Auge einer Person, die sich in den Bereich zwischen den Scannerspiegel 12 und die Projekti¬ onsfläche 14 begibt, lediglich Messstrahlung SA oder SB einfällt und dort absorbiert wird.
Bei einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können überdies zwei weitere Sensorlaservorrichtungen vorgesehen sein, die orthogonal (senkrecht) zur Scanrichtung 22 wirken. Während demnach die erste und die zweite Sensorla- servorrichtung den Bereich zwischen Scannerspiegel 12 und Pro ektionsfläche 14 in horizontaler Richtung absichern, können die weiteren Sensorlaservorrichtungen den Bereich in vertikaler Richtung absichern. Fig. 2 zeigt eine andere Darstellung zur Erläuterung einer besonders günstigen Dimensionierung der Winkel α und ß. Das Pro ektionsbild ist mit 26 bezeichnet, dieses ist im Hinblick auf den tatsächlichen Wendepunkt des Scannerspiegels 12 beschnitten, das heißt in den Berei- chen Cl und C2 ist die Laservorrichtung 10 abgeschaltet oder die von ihr abgegebene Projektionsstrahlung SP wird abgeschattet. Dadurch werden Kisseneffekte, wie beispiel¬ haft mit 28 bezeichnet, eliminiert. Überdies werden Hel¬ ligkeitsinhomogenitäten am Bildrand vermieden. Die Ein- Wölbungen 30 auf der rechten und linken Seite der Darstellung von Fig. 2 ergeben sich aufgrund des mechanischen Wendepunkts des Scannerspiegels 12.
Wie der linken Seite der Darstellung entnommen werden kann, wird der Winkel α so gewählt, dass der vorlaufende Strahl seinen Wendepunkt örtlich an der Stelle hat, an dem das Projektionsbild 26 beginnt. Die gleiche Bedingung wird für den Winkel ß, siehe die rechte Darstellung von Fig. 2, am Ende der hinlaufenden Projektionszeile gefordert. Für die folgende Zeile wird der vorlaufende Strahl zum rücklaufenden Strahl und umgekehrt.

Claims

Ansprüche
Pro ektionsvorrichtung zum Projizieren mindestens eines Bildpunktes (26) auf eine Projektionsfläche (14) umfassend
- mindestens eine Laservorrichtung (10) zur Abgabe von Projektionsstrahlung (SP);
- mindestens eine Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b), wobei die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) ausgelegt ist, eine Gefähr¬ dungssituation für eine Person (24) durch die Strahlung der mindestens einen Laservorrichtung (10) festzustellen; und
- eine Steuervorrichtung (20a, 20b) , die mit der mindestens einen Laservorrichtung (10) und der mindestens einen Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) gekoppelt ist, wobei die Steuervorrichtung (20a, 20b) ausgelegt ist, bei Feststellen einer Ge¬ fährdungssituation für eine Person (24) mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Laservorrichtung (10) zu modifizieren;
dadurch gekennzeichnet,
dass die mindestens eine Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) eine erste Sensorlaservorrichtung (16a) umfasst, wobei die erste Sensorlaservorrichtung (16a) ausgelegt ist eine erste Messstrahlung (SA) ab¬ zugeben, die der Projektionsstrahlung (SP) zumindest zeitweise örtlich vorausläuft.
2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) weiterhin mindestens eine zweite Sensorlaser¬ vorrichtung (16b) umfasst, die ausgelegt ist eine zweite Messstrahlung (SB) abzugeben. 3. Pro ektionsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Sensorlaservorrichtung (16b) derart angeordnet ist, dass die zweite Messstrahlung (SB) spiegelsymmetrisch zur ersten Messstrahlung (SA) mit Bezug auf die Pro ektionsstrahlung (SP) auf die Pro¬ jektionsfläche (14) auftrifft.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 o- der 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste (16a) und die zweite Sensorlaservor¬ richtung (16b) derart angeordnet sind, dass bezogen auf eine erste Projektionszeile die erste Messstrah¬ lung (SA) der Projektionsstrahlung (SP) zumindest zeitweise örtlich vorausläuft und die zweite Mess¬ strahlung (SB) der Projektionsstrahlung (SP) zumindest zeitweise örtlich nachläuft.
Projektionsvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste (16a) und die zweite Sensorlaservor¬ richtung (16b) derart angeordnet sind, dass bezogen auf eine zweite, der ersten Projektionszeile nachfol¬ gende Projektionszeile die erste Messstrahlung (SA) der Projektionsstrahlung (SP) zumindest zeitweise nachläuft und die zweite Messstrahlung (SB) der Pro- ektionsstrahlung (SP) zumindest zeitweise voraus¬ läuft .
Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) weiterhin eine dritte Sensorlaservorrichtung um- fasst, die ausgelegt ist, eine dritte Messstrahlung abzugeben, und/oder eine vierte Sensorlaservorrichtung, die ausgelegt ist, eine vierte Mess¬ strahlung abzugeben, wobei die dritte und/oder die vierte Sensorlaservorrichtung derart angeordnet sind, dass die von ihnen abgegebene Messstrahlung zumindest die Pro ektionsfläche (14) orthogonal zur ersten Scan¬ richtung überstreicht.
7. Pro ektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorlaservorrichtung (en) ausgelegt ist/sind, die jeweilige Messstrahlung in einem Spekt¬ ralbereich abzugeben, der für das menschliche Auge (24) unsichtbar ist, insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich, und/oder mit einer Leistung, die niedriger ist als die Leistung der Proj ektionsstrah- lung (SP) .
8. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Pro ektionsvorrichtung eine Mikrospiegelan- ordnung mit mindestens einem Mikrospiegel (12) um- fasst, wobei ausgehend von dem mindestens einen Mikro¬ spiegel (12) durch die Differenz zwischen der Projek- tionsrichtung der Pro ektionsstrahlung (SP) und der
Projektionsrichtung der ersten Messstrahlung (SA) ein erster Winkel (oc) und/oder durch die Differenz zwischen der Projektionsrichtung der zweiten Messstrahlung (SB) und der Projektionsrichtung der Referenz- Strahlung ein zweiter Winkel (ß) definiert ist.
Projektionsvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Winkel (oc) und/oder der zweite Winkel (ß) mit dem Abstand eines ersten und eines zweiten Bildpunkts korreliert ist, wobei der erste Bildpunkt durch einen ersten oder letzten Bildpunkt in einer Projektionszeile eines Projektionsbildes, insbesondere einer mittleren Projektionszeile des Projektionsbildes, definiert ist, wobei der zweite Bildpunkt durch den mechanischen Wendepunkt des mindestens einen Mikrospiegels (12) auf derselben Seite der Projektionszeile definiert ist.
Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 o- der 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) derart angeordnet ist, dass ihr die von der Pro¬ jektionsfläche (14) reflektierte Strahlung der ersten Sensorlaservorrichtung (16a) und/oder der zweiten Sen- sorlaservorrichtung (16b) über den mindestens einen Mikrospiegel (12) der Mikrospiegelanordnung zuführbar ist .
Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der mindestens eine Betriebsparameter der mindes¬ tens einen ersten Laservorrichtung (10) deren Energieversorgung darstellt. 12. Pro ektionsvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuervorrichtung (20a, 20b) ausgelegt ist, bei Feststellen einer Gefährdungssituation für eine Person (24) die Energieversorgung der mindestens einen Laservorrichtung (10) zu reduzieren, insbesondere zu deaktivieren .
Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehende Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a 20b) ausgelegt und angeordnet ist, von der Projek tionsfläche (14) reflektierte Strahlung mindestens ei ner der Sensorlaservorrichtungen (16a, 16b) zu erfas sen .
Pro ektionsvorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (20a, 20b) ausgelegt ist, eine Gefährdung für eine Person (24) dann anzunehmen, wenn mindestens ein in der Steuervorrichtung (20a, 20b) hinterlegter Schwellwert für eine von der jewei- ligen Sensorlaservorrichtung (16a, 16b) reflektierte
Strahlung unterschritten wird.
15. Pro ektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem erste und/oder der zweite und/oder der dritte und/oder der vierte Messstrahl moduliert ist.
16. Verfahren zum Betreiben einer Pro ektionsvorrichtung zum Projizieren mindestens eines Bildpunktes auf eine Projektionsfläche (14) umfassend mindestens eine La¬ servorrichtung (10) zur Abgabe von Projektionsstrahlung (SP); mindestens eine Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) , wobei die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) ausgelegt ist, eine Ge¬ fährdungssituation für eine Person (24) durch die Strahlung der mindestens einen Laservorrichtung (10) festzustellen; und eine Steuervorrichtung (20a, 20b) , die mit der mindestens einen Laservorrichtung (10) und der mindestens einen Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) gekoppelt ist, wobei die Steuervorrich- tung (20a, 20b) ausgelegt ist, bei Feststellen einer
Gefährdungssituation für eine Person (24) mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Laservorrichtung (10) zu modifizieren;
gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Erzeugen und Abgeben zumindest einer ersten Messstrahlung (SA) derart, dass diese der Projekti¬ onsstrahlung (SP) zumindest zeitweise örtlich vorausläuft; und
b) Erfassen und Auswerten zumindest der von der Proektionsfläche (14) reflektierten ersten Messstrahlung (SA) durch die Sensorvorrichtung (16a, 16b, 18a, 18b, 20a, 20b) .
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