WO2013117499A1

WO2013117499A1 - Projektionsvorrichtung und verfahren zum betreiben einer projektionsvorrichtung

Info

Publication number: WO2013117499A1
Application number: PCT/EP2013/052054
Authority: WO
Inventors: Reinhold Fiess; Annette Frederiksen
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2013-08-15
Also published as: DE102012202026A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung mit: einer Mikrospiegeleinnchtung zum Ablenken eines von einer Lasereinrichtung erzeugten Laserstahls auf eine in einem Projektionsabstand zur Projektionsvorrichtung angeordneten Projektionsfläche; einer zwischen der Lasereinrichtung und der Mikrospiegeleinnchtung angeordneten einstellbaren Linseneinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen Strahldurchmesser des Laserstrahls einzustellen; und einer mit der einstellbaren Linseneinrichtung gekoppelten Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die einstellbare Linseneinrichtung derart anzusteuern, dass mit dem eingestellten Strahldurchmesser des Laserstrahls ein vorgegebener Pixeldurchmesser auf der Projektionsfläche erreichbar ist.

Description

Beschreibung Titel

Projektionsvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung.

Stand der Technik

Die DE 102 158 93 C1 beschreibt eine Projektionseinrichtung und ein

Projektionsverfahren zur Wiedergabe von optischen Informations- und Entertainment- Daten in Personentransportmitteln. Bei der dort beschriebenen Projektionseinrichtung ist zur Bilderzeugung ein Laser-Projektor vorhanden, der eine integrierte Ablenkeinrichtung aufweist, mittels der ein oder mehrere Laserstrahlen rasterförmig auf Projektionsflächen im Innenbereich des Personentransportmittels gerichtet werden, wobei die

Projektionsflächen durch die in den Personentransportmitteln vorhandenen

Inneneinrichtungen gebildet werden.

Ferner ist bei der dort beschriebenen Projektionseinrichtung vorgesehen, dass der Laser- Projektor ein Mittel zur simultanen Projektion visueller Information auf verschiedenen Projektionsflächen umfasst, auf weichen unterschiedliche Informationen dargestellt werden können, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, welche eine Lichtabstrahlung durch den Laser-Projektor nur während des Überstreichens der verschiedenen

Projektionsflächen zulässt.

Für den Einsatz von Projektoren und insbesondere von Pico-Projektoren in mobilen Geräten wie Handys, Personal Digital Assistant, kurz PDA, deutsch„persönlicher digitaler Assistent", Laptops oder sonstige portablen Geräte eignen sich besonders

Laserprojektionssysteme nach dem sogenannten„Flying Spot"-Verfahren, da diese gegenüber anderen Systemen ein hohes Miniaturisierungspotential aufweisen. Bei der Laserprojektion handelt es sich um ein sogenanntes fokusfreies System, welches keine Fokusiervorrichtung benötigt. Da bei der Laserprojektion zur Lichterzeugung als Lichtquellen Laser verwendet werden, erscheint das projizierte Bild in allen

Projektionsabständen scharf. Bei LED- oder Lampenprojektoren benötigt man immer ein Objektiv, um das projizierte Bild für den gewünschten Projektionsabstand scharf zu stellen.

Offenbarung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt eine Projektionsvorrichtung mit: einer Mikrospiegeleinnchtung zum Ablenken eines von einer Lasereinrichtung erzeugten Laserstahls auf eine in einem Projektionsabstand zur Projektionsvorrichtung

angeordneten Projektionsfläche; einer zwischen der Lasereinrichtung und der

Mikrospiegeleinnchtung angeordneten einstellbaren Linseneinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, einen Strahldurchmesser des Laserstrahls einzustellen; und einer mit der Linseneinrichtung gekoppelten Steuereinrichtung, welche dazu ausgelegt ist, die einstellbare Linseneinrichtung derart anzusteuern, dass mit dem eingestellten

Strahldurchmesser des Laserstrahls ein vorgegebener Pixeldurchmesser auf der

Projektionsfläche erreichbar ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung mit den Schritten: Erzeugen eines Laserstrahls durch eine Lasereinrichtung; Ablenken des von der Lasereinrichtung erzeugten

Laserstrahls auf eine in einem Projektionsabstand zur Projektionsvorrichtung

angeordneten Projektionsfläche; Einstellen eines Strahldurchmessers des Laserstrahls durch eine zwischen der Lasereinrichtung und der Mikrospiegeleinnchtung angeordneten einstellbare Linseneinrichtung mittels einer Steuereinrichtung zum Erreichen eines vorgegebenen Pixeldurchmessers auf der Projektionsfläche mit dem eingestellten Strahldurchmesser des Laserstrahls und Projizieren eines Bildes auf der Projektionsfläche mit dem eingestellten Strahldurchmesser.

Vorteile der Erfindung Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, einen Strahldurchmesser eines von einem

Laserprojektionssystem zur Projektion verwendeten Laserstrahls für eine optimale Bildqualität mittels einer positions- und/oder brennweitenvariablen Linse anzupassen.

Vorteilhaft erlaubt dies, dass der Strahldurchmesser an unterschiedliche

Projektionsabstandsbereiche angepasst werden kann, d.h. das Bild ist innerhalb eines bestimmten Projektionsabstandsbereichs hinreichend scharf. Eine Möglichkeit zur Anpassung des Strahldurchmessers bei sehr hohen Auflösungen, wie etwa beim sogenannten hochauflösenden Fernsehen, ergibt sich ebenso vorteilhaft wie die Möglichkeit zur Anpassung des Strahldurchmessers bei einer Reduktion des Winkelbereichs für eine größere Helligkeit.

Ferner erlaubt die Verwendung einer positions- und/oder brennweitenvariablen Linse zur Kontrolle des Strahldurchmessers einen Ausgleich von Justagefehlern und

Bauteiltoleranzen der verwendeten optischen Komponenten. Vorteilhaft wird bei der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung durch die Variabilität des Strahldurchmessers eine Anpassung des gescannten Öffnungswinkels, unter welchem das Bild projiziert wird, an eine gewünschte Bildhelligkeit ermöglicht, da die Projektionsvorrichtung in einem im Vergleich zu herkömmlichen Projektionsvorrichtungen weiteren Bereich von Öffnungswinkeln betrieben werden kann.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Projektionsabstand durch eine Sensoreinrichtung der Projektionsvorrichtung erfassbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Projektionsabstand von einem Benutzer der Projektionsvorrichtung einstellbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Projektionsabstand mittels unterschiedlicher Projektionsabstandsbereiche der Projektionsvorrichtung einstellbar. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Pixeldurchmesser in

Abhängigkeit einer Bildauflösung eines von der Projektionsvorrichtung zu projizierenden Bildes vorgegeben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Pixeldurchmesser in Abhängigkeit eines Wnkelbereichs eines von der Projektionsvorrichtung zu projizierenden

Bildes vorgegeben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Strahldurchmesser des Laserstrahls zum Ausgleichen von Justageabweichungen und/oder Toleranzen der Projektionsvorrichtung einstellbar.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die einstellbare

Linseneinrichtung eine variabel einstellbare Brennweite auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die einstellbare Linseneinrichtung verschiebbar zwischen der Lasereinrichtung und der

Mikrospiegeleinrichtung angeordnet.

Die beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren.

Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der

Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im

Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im

Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die dargestellten Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ein Diagramm mit vier Funktionsgraphen für den zu erreichenden

Pixeldurchmesser in Abhängigkeit des Projektionsabstands für verschiedene Auflösungsmodi bei einem horizontalen optischen Vollwinkel von 48° gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des

Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für zwei Auflösungsmodi bei gleichem Divergenzwinkel W1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand D1 für den Auflösungsmodus WVGA in einem Projektionsabstandsbereich von 500 mm bis 1500 mm

Fig. 6A, 6B zeigen jeweils ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den

Auflösungsmodus WVGA für verschiedene Abstandsbereich bei einer Verwendung einer Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 5° gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; Fig. 7A, 7B jeweils ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des

Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den Auflösungsmodus WVGA für verschiedene Abstandsbereich bei einer Verwendung einer Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 5° gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 8 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den Auflösungsmodus HD1080 für einen Projektionsabstandsbereich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den Auflösungsmodus HD1080 für unterschiedliche Projektionsabstände bei veränderlicher Position der Linse gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung;

Fig. 10 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den Auflösungsmodus HD1080 für unterschiedliche Projektionsabstände bei veränderlicher Brennweite der Linse gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung; und

Fig. 11 eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms des Verfahrens zum

Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. In den Figuren der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder

funktionsgleiche Elemente, Bauteile, Komponenten oder Verfahrensschritte, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Eine Projektionsvorrichtung 5 umfasst eine Lasereinrichtung 10, eine

Mikrospiegeleinnchtung 30, Lasersteuerungseinrichtung 50, eine Stromversorgung 55, eine Steuereinrichtung 60, eine Mikrospiegelsteuerungseinrichtung 65, einen

Mikrospiegelpositionssensor 70, eine Videosignalverarbeitungseinrichtung 75, eine Signalsteuerungseinrichtung 80 und eine einstellbare Linseneinrichtung 110. Die Lasereinrichtung 10 umfasst eine erste Lasereinheit 11 , eine zweite Lasereinheit 12 und eine dritte Lasereinheit 13.

Die erste Lasereinheit 1 1 ist beispielsweise als ein rotfarbiger Laser ausgeführt, welcher Laserstrahlung mit einer roten Spektralfarbe erzeugt.

Die zweite Lasereinheit 12 ist beispielsweise als ein grün emittierender Laser ausgebildet, beispielsweise als ein Indium-Gallium-Nitrid-Laser.

Die dritte Lasereinheit 13 ist beispielsweise als ein blaufarbiger Laser ausgeführt, welcher in einem Wellenlängenbereich mit blauer Farbwahrnehmung Laserstrahlung erzeugt.

Die Laserstrahlen der Lasereinheiten 1 1 , 12, 13 werden über Spiegeleinrichtungen 21 , 22, 23, welche als voll reflektierende Spiegel oder als halbdurchlässige Spiegel oder als sonstige Umlenkspiegel ausgelegt sind, und anschließend über die einstellbare

Linseneinrichtung 1 10 auf die Mikrospiegeleinnchtung 30 geleitet, welcher dazu ausgelegt ist, Schwingbewegungen auf Basis von eingehenden Bewegungs- und

Ablenkungssignalen auszuführen.

Die Mikrospiegeleinnchtung 30 ist zum Ablenken eines von der Lasereinrichtung 10 erzeugten Laserstahls L vorgesehen. Die dazu verwendeten Bewegungs- und

Ablenkungssignale werden von der Mikrospiegelsteuerungseinrichtung 65 an die

Mikrospiegeleinnchtung 30 gesendet. Ein von der Projektionsvorrichtung 5 zu projizierendes Bild 40 wird beispielsweise aus einzelnen Zeilen Z1-Zn aufgebaut. Diese Zeilen Z1 -Zn werden nacheinander übertragen und untereinander dargestellt. Aufgrund der Trägheit des Auges ist dieser Vorgang nicht bzw. kaum sichtbar. Links oben schwarz dargestellt startet der Bildaufbau mit der Zeile Z1. Ist der rechte Bildrand erreicht, erfolgt ein Zeilenrücklauf. Der Lichtstrahl der

Lasereinrichtung 10 wird beispielsweise für die Zeit des Rücklaufes dunkelgeschaltet. Am linken Rand startet die Darstellung der nächsten, zweiten Zeile Z2.

Eine einzelne Zeile Zi des Bildes 40 wird dabei kontinuierlich durch Projektion von links nach rechts oder von rechts nach links aufgebaut. Jedes Bild 40 umfasst also mehrere aufeinanderfolgend gesendete Zeilen Zi.

Ebenso denkbar ist ein spaltenweiser Aufbau oder ein sonstiger sukzessiver Bildaufbau zur schrittweisen Erzeugung des Bildes 40.

Die einstellbare Linseneinrichtung 1 10 weist beispielsweise eine oder mehrere positions- und/oder brennweitenvariablen Linsen oder Zylinderlinsen auf.

Beispielsweise kann die einstellbare Linseneinrichtung 1 10 bei einer Verwendung einer positionsveränderlichen Linse eine Anpassungen der Position der Linse in einem Bereich von 5 bis 200 μηι ermöglichen. Diese Positionsveränderung der Linse der einstellbaren Linseneinrichtung 1 10 kann durch eine Autofokusmechanik oder durch einen

piezoelektrischen Aktor oder durch einen akustooptischen Modulator oder durch einen sonstigen elektromechanischen Aktor vorgenommen werden.

Beispielsweise kann die einstellbare Linseneinrichtung 1 10 bei einer Verwendung einer brennweitenveränderlichen Linse als eine Linseneinrichtung mit mindestens einer Flüssiglinse ausgebildet sein, welche eine elektrisch variierbare Brennweite aufweist. Ferner kann die einstellbare Linseneinrichtung 1 10 sonstige Linsen mit elektrisch variierbarer Brennweite aufweisen, beispielsweise auf der Basis von elektroaktiven Polymeren oder von sonstigen Polymeren, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung ihre Form ändern. Beispielsweise sind die elektroaktiven Polymeren als leitfähige Polymere, als ionische Metall-Polymer-Komposite und oder als ionische Gele ausgebildet.

Die einstellbare Linseneinrichtung 110 kann auch mit einer oder mit mehreren

Flüssigkristalllinsen als brennweitenvariablen Linsen ausgebildet sein. Die Videosignalverarbeitungseinrichtung 75 verarbeitet ein Videosignal VI, welches von einem externen Gerät übertragen wird oder von einer internen Videoquelle der

Projektionsvorrichtung 5 ausgelesen wird.

Die Videosignalverarbeitungseinrichtung 75 ist mit der Signalsteuerungseinrichtung 80 und der Lasersteuerungseinrichtung 50 gekoppelt. Die Lasersteuerungseinrichtung 50 ist mit der Lasereinrichtung 10 gekoppelt und dazu ausgelegt, die Lasereinrichtung 10 anzusteuern.

Die Stromversorgung 55 versorgt sämtliche Komponenten der Projektionsvorrichtung 5 mit Energie, wie beispielsweise die Lasereinrichtung 10, die Mikrospiegeleinrichtung 30, die Lasersteuerungseinrichtung 50, die Stromversorgung 55, die Steuereinrichtung 60, die Mikrospiegelsteuerungseinrichtung 65, den Mikrospiegelpositionssensor 70, die

Videosignalverarbeitungseinrichtung 75, die Signalsteuerungseinrichtung 80 und die einstellbare Linseneinrichtung 1 10.

Die mit der einstellbaren Linseneinrichtung 1 10 gekoppelte Steuereinrichtung 60 ist dazu ausgelegt, die einstellbare Linseneinrichtung 1 10 anzusteuern.

Der Mikrospiegelpositionssensor 70 ist als ein Positionsdetektor zur Positionsbestimmung oder als ein positionssensitiver Detektor ausgebildet und erlaubt ein Erfassen von Positionen der in der Mikrospiegeleinrichtung 30 angeordneten und beim Bildaufbau des Bildes sich bewegenden Mikrospiegel.

Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Projektionsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Eine optische Achse OA der Projektionsvorrichtung 5 ist in der Figur 2 als gestrichelte Linie dargestellt.

Ferner ist ein axiales Profil des Laserstrahls L wiedergegeben, wobei der Einfluss der einstellbaren Linseneinrichtung 110 auf das axiale Profil des Laserstrahls L durch die Divergenzwinkel W1 und W2 charakterisiert ist, welche jeweils in Bezug auf die optische Achse OA gemessen werden.

In der Figur 2 ist die optische Achse OA entlang einer Koordinatenachse z angeordnet. Eine mit zO bezeichnete Position auf der Koordinatenachse z stellt einen Ort der Mikrospiegeleinrichtung 30 dar. Eine mit zl bezeichnete Position auf der Koordinatenachse z stellt einen Ort einer Linse der einstellbaren Linseneinrichtung 1 10 dar. Eine Brennweite der Linse der einstellbaren Linseneinrichtung 110 ist mit f1 gekennzeichnet.

Der Divergenzwinkel W1 bezeichnet einen Divergenzwinkel des Laserstrahls L nach Austritt aus der Lasereinrichtung 10. Der Divergenzwinkel W2 bezeichnet einen

Divergenzwinkel des Laserstrahls L nach Austritt aus der Mikrospiegeleinrichtung 30. Nach dem Austritt des Laserstrahls L aus der Mikrospiegeleinrichtung 30 weist das axiale Profil des Laserstrahls L eine Strahltaille auf. Direkt in der Strahltaille des axialen Profils des Laserstrahls L ist der Krümmungsradius unendlich.

Die Projektionsvorrichtung 5 ist in einem Projektionsabstand D1 von einer

Projektionsfläche PF angeordnet. Beim Auftreffen auf die Projektionsfläche PF weist der Laserstrahl L einen Strahldurchmesser D3 auf. Der Strahldurchmesser D3 ist in seiner Größenordnung durch den Pixeldurchmesser vorgegeben.

Der vorgegebene Pixeldurchmesser wird durch die Größe und die

Auflösung des projizierten Bildes am Ort der Pro ektionsfläche PF festgesetzt .

Dabei gilt folgender Zusammenhang für den Pixeldurchmesser dx:

res res

Der Pixeldurchmesser dx ist zum einen direkt von der verwendeten Bildgröße bBiid.an und von der Auflösung Hres abhängig.

Der Pixeldurchmesser dx ist zum anderen vom Abstand dAbstand zwischen dem Projektor und der Projektionsfläche PF, von der Auflösung Hres des projizierten Bildes und von dem genutzten Winkelbereich Ohor.an für die Projektion abhängig.

Dabei entspricht der Ausdruck Projektionsabstand Dl der Bezeichnung Abstand dAbstand, wie in der Formel verwendet. Die Lasereinrichtung 10 ist in einem Abstand D4 zu der einstellbaren Linseneinrichtung 1 10 angeordnet.

Mit der einstellbaren Linseneinrichtung 110 wird ein Strahldurchmesser D2 des

Laserstrahls L eingestellt, wobei mit dem eingestellten Strahldurchmesser D2 der weitere Verlauf des axialen Profils des Laserstrahls L vorgegeben ist.

Der Projektionsabstand D1 kann beispielsweise vom Benutzer vorgegeben werden, wie etwa durch ein Einstellen eines Bedienelementes, welches in Form eines Drehrads oder eines Drehreglers ausgeführt ist. Dabei kann auch lediglich eine Schärfeneinstellung vom Benutzer durch das Einstellen des Bedienelementes erfolgen, ohne dass der Benutzer den Projektionsabstand D1 kennt.

In der Figur 3 ist ein Diagramm mit vier Funktionsgraphen für den zu erreichenden Pixeldurchmesser in Abhängigkeit des

Pro ektionsabstands für verschiedene Auflösungsmodi bei einem horizontalen optischen Vollwinkel von 48° gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Auf der x-Achse des in der Figur 3 gezeigten Diagramms ist der Pro ektionsabstand Dl entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 bis 10000 mm aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden Pixeldurchmesser in der Einheit mm in einem Bereich von 0 bis 9 mm dar.

In der Figur 3 sind Funktionsgraphen für vier verschiedene

Auflösungsmodi dargestellt: als erster Auflösungsmodus WVGA mit einer Auflösung von 854 auf 480 Bildpunkten, als zweiter

Auflösungsmodus PAL mit einer Auflösung von 1024 auf 576

Bildpunkten, als dritter Auflösungsmodus HD720 mit einer Auflösung von 1280 auf 576 Bildpunkten und als vierter Auflösungsmodus HD 1080 mit einer Auflösung von 1920 auf 1080 Bildpunkten.

Die Figur 4 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für zwei Auflösungsmodi bei gleichem Divergenzwinkel W1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auf der x-Achse der Figur 4 ist der Projektionsabstand Dl entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 bis 10000 mm aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden

Pixeldurchmesser bzw. den effektiven Strahldurchmesser des

Laserstrahls L in der Einheit mm in einem Bereich von 0 bis 9 mm dar .

Die Figur 4 zeigt die Abhängigkeit des Strahl- und

Pixeldurchmessers vom Projektionsabstand Dl für die Auflösungsmodi WVGA und HD1080. Mit durchgezogener Linie ist jeweils der Pixeldurchmesser für den Auflösungsmodus WVGA oder für den Auflösungsmodus HD1080 dargestellt. Mit gestrichelter Linie ist jeweils der von der Projektionsvorrichtung 5 erzielte

Strahldurchmesser des Laserstrahls L für den Auflösungsmodus WVGA bzw. für den Auflösungsmodus HD1080 dargestellt.

Die Figur 5 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand D1 für den Auflösungsmodus WVGA in einem Projektionsabstandsbereich von 500 mm bis 1500 mm. Auf der X-Achse der Figur 5 ist der Projektionsabstand Dl entlang der

Koordinatenachse z in der Einheit mm in einem Bereich von 0 mm bis 2500 mm aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden

Pixeldurchmesser und den effektiven Strahldurchmesser des

Laserstrahls L in der Einheit mm in einem Bereich von 0 mm bis 3,5 mm dar.

Die gerade Kennlinie in dem Diagramm in der Figur 5 gibt den zu erreichenden Pixeldurchmesser wieder, die gekrümmte Kennlinie zeigt den

Kurvenverlauf einer den effektiven Strahldurchmesser des

Laserstrahls L wiedergebenden Funktion.

Die in Figur 5 dargestellte Funktion kann beispielsweise durch entsprechende Funktionsparameter wie etwa Brennweite und Position der einstellbaren Linseneinrichtung 110 angepasst werden. Durch die Anpassung ist eine größtmögliche Übereinstimmung der

gekrümmten Kennlinie mit der geraden Kennlinie gegeben, wodurch eine maximale Bildqualität des zu projizierenden Bildes ermöglicht wird . Die in der Figur 8 dargestellte Kennlinie der Abhängigkeit des Strahldurchmessers über den Projektionsabstand D1 zeigt den Verlauf des Strahldurchmessers für eine

Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 10°, einem Brennweitenwert f1 von 2,872 mm und einem z-Positionswert z1 von 2,8810 mm.

Die Figuren 6A und 6B zeigen jeweils ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den

Auflösungsmodus WVGA für verschiedene Abstandsbereich bei einer Verwendung einer Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 5°. Jedes Diagramm zeigt zwei Funktionsgraphen, welche zwei unterschiedliche Positionen der einstellbaren

Linsenreinrichtung 110 beschreiben.

Auf den x-Achsen der Figuren 6A und 6B ist jeweils der

Pro ektionsabstand Dl entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 mm bis 10000 mm bzw. 0 mm bis 2000 mm

aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden

Pixeldurchmesser bzw. den effektiven Strahldurchmesser des

Laserstrahls L in der Einheit mm in einem Bereich von 0 mm bis 14 mm bzw. 0 mm bis 5 mm dar.

Die Funktionsgraphen in den Figuren 6A und 6B zeigen jeweils eine Anpassung des effektiven Strahldurchmessers des Laserstrahls L mittels

positionsveränderlichen Linsen in der einstellbaren

Linseneinrichtung 110.

Es werden beispielsweise lediglich Positionsveränderungen einer Linse der einstellbaren Linsenreinrichtung 1 10 von weniger als 25 m für den

Bereich von 0 mm bis 10000 mm bzw. von weniger als 50 m für den Bereich von 0 mm bis 2000 mm benötigt, um einen vorteilhaft angepassten Funktionsverlauf des effektiven Strahldurchmesser des Laserstrahls L zu erreichen.

Die Figuren 7A und 7B zeigen jeweils ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Pixel- und des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand für den

Auflösungsmodus WVGA für verschiedene Abstandsbereich bei einer Verwendung einer Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 5°. Die beiden Diagramme zeigen jeweils zwei Funktionsgraphen, welche zwei unterschiedliche Brennweiten einer Linse der einstellbaren Linsenreinrichtung 110 beschreiben.

Auf den x-Achsen der Figuren 7A und 7B ist jeweils der

Projektionsabstand Dl entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 mm bis 10000 mm bzw. 0 mm bis 2000 mm

aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden

Pixeldurchmesser bzw. den effektiven Strahldurchmesser des

Es werden beispielsweise lediglich Brennweitenveränderungen einer Linse der einstellbaren Linsenreinrichtung 1 10 von weniger als 200 m für die beiden Bereiche von 0 mm bis 10000 mm bzw. für den Bereich von 0 mm bis 2000 mm benötigt, um einen vorteilhaft angepassten

Funktionsverlauf des effektiven Strahldurchmesser des Laserstrahls L zu erreichen.

Die Figur 8 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand Dl für den Auflösungsmodus HD1080 für einen Projektionsabstandsbereich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Auf der x-Achse der Figur 8 ist der Projektionsabstand D1 entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 mm bis 2500 mm aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden Pixeldurchmesser und den effektiven Strahldurchmesser des Laserstrahls L in der Einheit mm in einem Bereich von 0 mm bis 3,5 mm dar.

Die in der Figur 8 dargestellte Kennlinie der Abhängigkeit des Strahldurchmessers über den Projektionsabstand D1 zeigt den Verlauf des Strahldurchmessers für eine

Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 10°, einem Brennweitenwert f1 von 5,915 mm und einem z-Positionswert z1 von 5,950 mm

Die Figur 9 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Strahldurchmessers von dem Projektionsabstand Dl für den Auflösungsmodus HD1080 für unterschiedliche Projektionsabstände bei veränderlicher Position der Linse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auf der x-Achse der Figur 9 ist der Projektionsabstand D1 entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 mm bis 3000 mm aufgetragen, die y-Achse stellt den zu erreichenden Pixeldurchmesser und den effektiven Strahldurchmesser des Laserstrahls L in der Einheit mm in einem Bereich von 0 mm bis 35 mm dar.

In der Figur 9 sind drei Kennlinien für die Positionswerte 5,950 mm und 6,000 mm sowie 6,100 mm als veränderliche z-Positionswerte z1 der Linse der einstellbaren

Linseneinrichtung 1 10 dargestellt, wobei die drei Positionswerte einem Bereich der Positionsveränderung von 150 μηι entsprechen.

Die in der Figur 9 dargestellten unterschiedlichen drei Kennlinien zeigen jeweils alle den Verlauf der Strahldurchmesser für eine Lasereinrichtung 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 10° und einem Brennweitenwert f1 von 5,915 mm. Die Figur 10 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des

Strahldurchmessers von dem Pro ektionsabstand für den Auflösungsmodus HD1080 für unterschiedliche Projektionsabstände bei veränderlicher Brennweite der Linse gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Auf der x-Achse des in der Figur 10 dargestellten Diagramms ist der Projektionsabstand D1 entlang der Koordinatenachse z in mm in einem Bereich von 0 mm bis 3000 mm aufgetragen, die y-Achse des Diagramms stellt den zu erreichenden Pixeldurchmesser und den entsprechenden effektiven Strahldurchmesser des Laserstrahls L in der Einheit mm in einem Bereich von 0 mm bis 16 mm dar.

Es sind in der Figur 10 drei Kennlinien für die Brennweitenwerte 5,915 mm sowie 5,850 mm und 5,935 mm als veränderlicher Brennweite der Linse der einstellbaren

Linseneinrichtung 1 10 mit einem Divergenzwinkel W1 von 10° und einem z-Positionswert z1 von 5,950 mm dargestellt.

Die in den Figuren 3 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur als beliebige Systemkonfigurationen der Projektionsvorrichtung gezeigt. Dabei sind auch von den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichende Systemkonfigurationen der

Projektionsvorrichtung denkbar, welche geänderte Systemparameter mit geänderten Größen wie beispielsweise Linseneinstellungen, Brennweite oder Projektionsabstand aufweisen. Die Figur 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms des Verfahrens zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung umfasst die folgenden

Verfahrensschritte:

Als ein erster Verfahrensschritt erfolgt ein Erzeugen S1 eines Laserstrahls L durch eine Lasereinrichtung 10.

Als ein zweiter Verfahrensschritt erfolgt ein Ablenken S2 des von der Lasereinrichtung 10 erzeugten Laserstrahls L auf eine in einem Projektionsabstand D1 zur

Projektionsvorrichtung 5 angeordneten Projektionsfläche PF. Die Projektionsfläche PF ist beispielsweise auf einer Projektionswand angeordnet.

Als dritter Verfahrensschritt erfolgt ein Einstellen S3 eines Strahldurchmesser D2 des Laserstrahls L durch eine zwischen der Lasereinrichtung 10 und der

Mikrospiegeleinrichtung 30 angeordneten einstellbaren Linseneinrichtung H Omittels einer Steuereinrichtung 60 zum Erreichen eines vorgegebenen Pixeldurchmessers auf der Projektionsfläche PF mit dem eingestellten Strahldurchmesser D3 des Laserstrahls L.

Als ein vierter Verfahrensschritt erfolgt ein Projizieren S4 eines Bildes auf der

Projektionsfläche PF mit dem eingestellten Strahldurchmesser D3 des Laserstrahls L.

Claims

Ansprüche

1. Projektionsvorrichtung mit:

- einer Mikrospiegeleinnchtung (30) zum Ablenken eines von einer Lasereinrichtung (10) erzeugten Laserstahls (L) auf eine in einem Projektionsabstand (D1) zur

Projektionsvorrichtung (5) angeordneten Projektionsfläche (PF);

- einer zwischen der Lasereinrichtung (10) und der Mikrospiegeleinnchtung (30) angeordneten einstellbaren Linseneinrichtung (110), welche dazu ausgelegt ist, einen Strahldurchmesser (D3) des Laserstrahls (L) einzustellen; und

- einer mit der einstellbaren Linseneinrichtung (1 10) gekoppelten Steuereinrichtung (60), welche dazu ausgelegt ist, die einstellbare Linseneinrichtung (110) derart anzusteuern, dass mit dem eingestellten Strahldurchmesser (D3) des Laserstrahls (L) ein vorgegebener Pixeldurchmesser auf der Projektionsfläche (PF) erreichbar ist.

2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei der Projektionsabstand (D1) durch eine Sensoreinrichtung der Projektionsvorrichtung (5) erfassbar ist.

3. Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der

Projektionsabstand (D1) von einem Benutzer der Projektionsvorrichtung (5) einstellbar ist.

4. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Projektionsabstand (D1) mittels unterschiedlicher Projektionsabstandsbereiche der Projektionsvorrichtung (5) einstellbar ist.

5. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pixeldurchmesser in Abhängigkeit einer Bildauflösung eines von der

Projektionsvorrichtung (5) zu projizierenden Bildes vorgegeben ist.

6. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pixeldurchmesser in Abhängigkeit eines Winkelbereichs eines von der

Projektionsvorrichtung (5) zu projizierenden Bildes vorgegeben ist.

7. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strahldurchmesser (D3) des Laserstrahls (L) zum Ausgleichen von Justageabweichungen und/oder Toleranzen der Projektionsvorrichtung (5) einstellbar ist.

8. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstellbare Linseneinrichtung (1 10) eine variabel einstellbare Brennweite aufweist.

9. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die einstellbare Linseneinrichtung (110) verschiebbar zwischen der Lasereinrichtung (10) und der Mikrospiegeleinrichtung (30) angeordnet ist.

10. Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung mit den Schritten:

- Erzeugen (S1) eines Laserstrahls (L) durch eine Lasereinrichtung (10);

- Ablenken (S2) des von der Lasereinrichtung (10) erzeugten Laserstrahls (L) auf eine in einem Projektionsabstand (D1) zur Projektionsvorrichtung (5)

angeordneten Projektionsfläche (PF);

- Einstellen (S3) eines Strahldurchmessers (D3) des Laserstrahls (L) durch eine zwischen der Lasereinrichtung (10) und der Mikrospiegeleinrichtung (30) angeordneten einstellbare Linseneinrichtung (110) mittels einer Steuereinrichtung (60) zum Erreichen eines vorgegebenen Pixeldurchmessers auf der

Projektionsfläche (PF) mit dem eingestellten Strahldurchmesser (D3) des

Laserstrahls (L); und

Projizieren (S4) eines Bildes auf der Projektionsfläche (PF) mit dem eingestellten Strahldurchmesser (D3) des Laserstrahls (L).