WO2017167496A1 - Projektionseinrichtung und verfahren zum projizieren einer bildinformation auf eine projektionsfläche - Google Patents

Projektionseinrichtung und verfahren zum projizieren einer bildinformation auf eine projektionsfläche Download PDF

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WO2017167496A1
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laser beam
projection
micromirror unit
projection device
lens
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PCT/EP2017/053356
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Frank Fischer
Gael Pilard
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04N9/3173—Constructional details thereof wherein the projection device is specially adapted for enhanced portability

Definitions

  • the invention relates to a projection device according to the preamble of claim 1 and to a method according to the preamble of claim 10.
  • Laser-based projection devices with a micromirror unit for selectively deflecting the laser beam onto different pixels of the projection surface play an increasing role in portable devices such as smartphones, cameras, PDAs or tablet PCs.
  • image projectors are based on raster scan methods, in which the laser beam is imaged by adjustable micromirrors of the micromirror unit onto different pixels of the projection surface.
  • Such projection devices have proven useful in applications in which image information is projected onto a relatively remote from the mobile device projection screen, such as a wall.
  • Typical projection distances are in the range of 1 m and above for such applications.
  • the projection device according to the invention and the method according to the invention according to the independent claims have the advantage over the prior art that the maximum achievable deflection of the laser beam is increased by the magnification optical system. It is therefore possible to obtain a sufficiently large projection area even at a small projection distance.
  • the micromirror unit can have a plurality of micromechanical mirrors, which are also referred to below as micromirrors.
  • An embodiment of the micromirror unit in which the micromirror unit has a first micromirror which can be pivoted about a first axis and a second micromirror which can be pivoted about a second axis is preferred.
  • the second axis is preferably oblique, in particular orthogonal, arranged to the first axis.
  • the projection device has a collimating lens for collimating the laser beam.
  • the collimating lens has a focal length which lies in the range of less than 10 mm, preferably in the range of less than 5 mm, particularly preferably in the range of less than 3 mm.
  • the collimating lens is preferably arranged at the smallest possible distance from the laser, so that a collimated laser beam with the smallest possible diameter, in particular a diameter smaller than 1 mm, can be obtained.
  • the distance of the collimating lens from the laser in the range smaller than 10 mm, preferably in the range smaller than 5 mm, particularly preferably in the range smaller than 3 mm.
  • the projection device has a focusing lens for focusing the laser beam collimated by means of the collimating lens.
  • the focusing lens can focus the collimated laser beam to match its diameter to the aperture of the micromirror unit.
  • an adaptation to the magnifying optics and the collimating lens can be made possible.
  • a deflecting element is arranged in the beam path of the laser beam between the micromirror unit and the magnification optics.
  • the direction of the laser beam can be changed via the deflecting element, so that the projection can take place on a projection surface which is inclined relative to an exit plane of the micromirror unit.
  • the deflecting element it is possible by the deflecting element to provide the projection device in a mobile device, which can be arranged on a table top, so that image information can be projected onto the table top in the area in front of the mobile device.
  • the deflecting element is designed as a mirror, in particular as a plane mirror, or as a prism.
  • the magnifying optics may comprise a deflecting element, for example a convex mirror, which can both deflect the laser beam and increase the maximum deflection angle of the micromirror unit.
  • a deflecting element for example a convex mirror
  • the projection device has a correction lens which has an adjustable focal length.
  • Such a configuration has the advantage that deformations of the image information projected onto the projection surface can be compensated for by any misalignment of individual optical elements of the projection device relative to one another by a change in the focal length of the correction lens.
  • this embodiment allows greater tolerances in the positioning of the optical elements in the beam path of the laser beam.
  • the focal length of the correction lens is electrically adjustable, so that the focal length can be adjusted by the specification of an electrical signal.
  • the correction lens is preferably designed as a liquid lens, as a liquid crystal lens or as a polymer lens.
  • the correction lens can have a liquid, optically active core whose surface profile can be controlled via the effect of the electro-wetting.
  • the correction lens may comprise a lens body of a polymer, which is deformable by means of an actuator, in particular a piezoelectric actuator.
  • correction lens is arranged in the beam path of the laser beam in front of the micromirror unit.
  • the correction lens can be used to correct the course of the laser beam and to focus it before the laser beam strikes the micromirror unit.
  • the correction lens is preferably arranged in the beam path of the laser beam between a focusing lens and the micromirror unit, so that a correction of the already focused laser beam can take place via the correction lens.
  • the correction lens has a signal input which is connected via a control line to a control unit for controlling the micromirror unit or to the micromirror unit. Via the control line, the control of the correction lens can be synchronized with the deflection of the micromirror unit in order to increase the resolution of the projected image. It is thus possible to perform a dynamic correction of the projection as a function of the deflection position of the micromirror unit.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention provides that the focal length of the correction lens is set as a function of a deflection position of the micromirror unit.
  • Figure 1 shows a portable device with a projection device according to an embodiment of the invention in a schematic side view.
  • Figure 2 shows the portable device of Figure 1 in a schematic plan view.
  • Figure 3 shows a first embodiment of a projection device according to the invention in a schematic representation.
  • Figure 4 shows a schematic representation of the beam path of a second embodiment of a projection device according to the invention.
  • FIG. 5 shows a detailed representation of the projection device according to FIG. 4.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the beam path of a third exemplary embodiment of a projection device according to the invention.
  • FIG. 7 shows a detailed representation of the projection device according to FIG. 6.
  • FIG. 8 shows a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • the portable device 1 shows a portable device 1 is shown, which may be formed, for example, as a smartphone, camera, PDA or tablet PC.
  • the portable device 1 has a housing and a projection device 2 arranged within the housing, which is designed as a pico-projector.
  • a control panel and / or a keyboard in the immediate vicinity of the portable device 1 can be projected.
  • the projection may, for example, take place on a table surface T on which the portable device 1 stands.
  • the portable device is placed on the table surface T in such a way that the projection device 2 is arranged at a distance h away from the table surface, which is typically smaller than 0.5 m.
  • the distance h can z.
  • B 0, 1 m to 0.3 m, preferably 0, 1 m to 0.15 m.
  • a plan view of the portable device is shown in FIG. It can be seen that a trapezoidal distortion of the image information projected onto the projection surface 3 occurs.
  • FIG. 3 shows a first exemplary embodiment of a projection device 2 according to the invention for projecting image information onto a projection surface 3, which can be used in the portable device 1.
  • the projection device 2 has a laser 4, which generates a laser beam.
  • the projection device 2 comprises a micromirror unit 5 via which the laser beam can optionally be deflected to individual pixels of the projection surface.
  • the micromirror unit 5 has two micromechanical mirrors 5.1, 5. 2.
  • a first micromechanical mirror 5.1 of the micromirror unit 5 is arranged pivotable about a first axis A in order to deflect the laser beam in a first direction.
  • a second micromechanical mirror 5.2 is pivotable about a second axis B, which is arranged orthogonal to the first axis A.
  • the laser beam can be deflected in a direction orthogonal to the first direction.
  • the laser beam can be guided successively, in particular in columns and / or lines, over individual pixels of the projection surface.
  • the projection device 2 has a magnification optical unit 6 arranged in the beam path of the laser beam after the micromirror unit 5 to increase the deflection of the laser beam achievable by the micromirror unit 5.
  • the magnifying optical system 6 is designed as a convex mirror, which on the one hand causes an enlargement of the image information projected onto the projection surface and on the other hand deflects the laser beam emerging from the micromirror unit 5 in the direction of the projection surface.
  • Figures 4 and 5 show a second embodiment of a projection device 2 according to the invention.
  • the projection device 2 comprises a laser 4 and a collimating lens 7 for collimating the light generated by the laser.
  • a focusing lens 8 is arranged, which focuses the collimated laser beam and thus a
  • the projection device 2 has a magnifying optical system 6, which is designed as a magnifying lens.
  • a deflecting element for example a mirror or a prism, not shown in FIGS. 4 and 5, can optionally be provided, via which the laser beam can be deflected in the direction of the projection surface 3.
  • Figures 6 and 7 show a third embodiment of a projection device 2 according to the invention.
  • the projection device 2 according to the third embodiment comprises a correction lens 9 with an electrically adjustable focal length.
  • the correction lens 9 is designed as a liquid lens, as a liquid crystal lens or as a polymer lens, which is adjustable by the application of an electrical control signal 11.
  • the correction lens 9 is arranged in the beam path between the focusing lens 8 and the micromirror unit 5.
  • the adjustment can be made automatically by means of a control unit 10 or manually by a user.
  • the projection device 2 it is possible to adjust the sharpness of the image information displayed on the projection surface 3.
  • the control unit 10 of the projection device 2 is connected both to the correction lens 9 and to the micromirror unit 5.
  • the laser beam can be dynamically corrected during the projection.
  • the activation of the correction lens 9 thus takes place with the same frequency with which the micromirror unit 5 is operated to drive the individual pixels.
  • a deflection element for example a mirror or a prism, not shown in FIGS. 6 and 7, can optionally be provided, via which the laser beam can be deflected in the direction of the projection surface 3.
  • a projection device 2 can be used according to a third embodiment shown in FIGS. 6 and 7.
  • a laser beam is generated by means of a laser 4 and selectively deflected by a micromirror unit 5 to different pixels of the projection surface 3.
  • the deflection of the laser beam which can be achieved by the micromirror unit is increased by means of a magnification optical system 6 which is arranged in the beam path downstream of the micromirror unit.
  • the start of the projection takes place in a first method step S1, wherein the projection device 2 can run through an initialization sequence in order to initialize the micromirror unit 5 and the correction lens 9.
  • image information designed as test information is projected onto the projection surface 3.
  • a third method step S3 the orientation of the image information on the projection surface 3 as well as the adjustment of the image sharpness takes place based on the change in the focal length of the correction lens 9.
  • a fourth method step S4 it is checked whether the projection meets the requirements. If necessary, the second and third process steps can be repeated to improve the projection.
  • a fifth method step S5 the range is calculated in which the focal length of the correction lens 9 can be adjusted in order to obtain the sharpest possible image on the projection surface 3.
  • a sixth method step S6 the setting of the focal length of the correction lens 9 with the adjustment of the deflection of the laser beam by the micromirrors 5.1, 5.2 the micro-sealing unit 5 synchronized.
  • a seventh method step S7 the projection of the corrected image onto the projection surface 3 takes place.
  • the image information can be enlarged so that the projection of the image information onto a low-projection table top using a conventional micromirror unit 5 is possible.
  • the described projection devices can be produced in a compact and cost-efficient manner.
  • the positioning of the individual optical elements with each other, in particular the collimating lens 7 with respect to the laser 4, can be subject to greater tolerances in the projection device 2 according to the third embodiment, since a correction by the correction lens 9 is possible.
  • the user of the projection device 2 according to the third embodiment can adjust the sharpness of the image on the projection surface 3 by changing the focal length of the correction lens 9.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Projektionseinrichtung (2) zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche (3), mit einem Laser (4) zur Erzeugung eines Laserstrahls, mit einer Mikrospiegeleinheit (5) zur wahlweisen Ablenkung des Laserstrahls auf verschiedene Bildpunkte der Projektionsfläche (3) und mit einer im Strahlengang des Laserstrahls nach der Mikrospiegeleinheit (5) angeordneten Vergrößerungsoptik (6) zur Vergrößerung der durch die Mikrospiegeleinheit (5) erreichbaren Ablenkung des Laserstahls. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche (3), wobei ein Laserstrahl erzeugt wird, welcher mittels einer Mikrospiegeleinheit (5) wahlweise auf verschiedene Bildpunkte der Projektionsfläche (3) abgelenkt wird, wobei die Ablenkung des Laserstrahls über eine Vergrößerungsoptik (6) vergrößert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Projektionseinrichtung und Verfahren zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Projektionseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Laserbasierte Projektionseinrichtungen mit einer Mikrospiegeleinheit zur wahlweisen Ablenkung des Laserstrahls auf verschiedene Bildpunkte der Projektions- fläche spielen eine zunehmende Rolle in tragbare Geräten wie beispielsweise Smartphones, Kameras, PDAs oder Tablet-PCs. Häufig basieren derartige Bildprojektoren auf Rasterscanverfahren, bei denen der Laserstrahl durch verstellbare Mikrospiegel der Mikrospiegeleinheit auf verschiedene Bildpunkte der Projektionsfläche abgebildet wird.
Solche Projektionseinrichtungen haben sich in Anwendungen bewährt, bei denen eine Bildinformation auf ein von dem mobilen Gerät relativ weit entfernte Projektionsfläche, wie beispielsweise eine Wand, projiziert wird. Typische Projektionsdistanzen liegen bei solchen Anwendungen im Bereich von 1 m und darüber.
Bei derartigen tragbaren Geräten besteht der Bedarf, Bildinformationen mit stark verkürzten Projektionsdistanzen zu projizieren, beispielsweise um ein Bedienfeld oder eine Tastatur in unmittelbarer Umgebung des tragbaren Geräts zu projizieren. Die bekannten Projektionseinrichtungen haben in diesem Zusammenhang den Nachteil, dass sich durch den verkürzten Projektionsabstand eine Projektionsfläche ergibt, die für viele Anwendung als zu klein angesehen wird. Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Projektionseinrichtung und ein Verfahren zum Projizieren einer Bildinformation anzugeben, welches die Projektion einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche bei geringerer Projektionsdistanz ermöglicht, ohne die Größe der projizierten Bildinformation einzuschränken.
Die erfindungsgemäße Projektionseinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die maximal erreichbare Ablenkung des Laserstrahls durch die Vergrößerungsoptik vergrößert wird. Es ist daher möglich, auch bei geringer Projektionsdistanz eine ausreichend große Projektionsfläche zu erhalten.
Die Mikrospiegeleinheit kann mehrere mikromechanische Spiegel aufweisen, die im Folgenden auch als Mikrospiegel bezeichnet werden. Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Mikrospiegeleinheit, bei welcher die Mikrospiegeleinheit einen ersten Mikrospiegel aufweist, welcher um eine erste Achse schwenkbar ist, und einen zweiten Mikrospiegel, der um eine zweite Achse schwenkbar ist. Die zweite Achse ist bevorzugt schräg, insbesondere orthogonal, zur ersten Achse angeordnet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Projektionseinrichtung eine Kollimationslinse zur Kollimation des Laserstrahls auf. Mittels der Kollimationslin- se können die von dem Laser abgegebenen Laserstrahlen im Wesentlichen parallel ausgerichtet werden. Die Kollimationslinse weist insbesondere eine Brennweite auf, welche im Bereich kleiner als 10 mm, bevorzugt im Bereich kleiner als 5 mm, besonders bevorzugt im Bereich kleiner als 3 mm, liegt. Die Kollimationslinse ist bevorzugt in einem möglichst geringen Abstand von dem Laser angeordnet, so dass ein kollimierter Laserstrahl mit möglichst geringem Durchmesser, insbesondere einem Durchmesser kleiner als 1 mm, erhalten werden kann. Beispielsweise kann der Abstand der Kollimationslinse von dem Laser im Bereich kleiner als 10 mm, bevorzugt im Bereich kleiner als 5 mm, besonders bevorzugt im Bereich kleiner als 3 mm, liegen.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung, bei welcher die Projektionseinrichtung eine Fo- kussierlinse zur Fokussierung des mittels der Kollimationslinse kollimierten Laserstrahls aufweist. Die Fokussierlinse kann den kollimierten Laserstrahl fokus- sieren, um seinen Durchmesser auf die Apertur der Mikrospiegeleinheit anzupassen. Zudem kann durch das Fokussieren des Laserstrahls eine Anpassung an die Vergrößerungsoptik und die Kollimationslinse ermöglicht werden.
Vorteilhaft ist es, wenn im Strahlengang des Laserstrahls zwischen der Mikrospiegeleinheit und der Vergrößerungsoptik ein Umlenkelement angeordnet ist. Über das Umlenkelement kann die Richtung des Laserstrahls verändert werden, so dass die Projektion auf eine Projektionsfläche erfolgen kann, welche gegen- über einer Austrittsebene der Mikrospiegeleinheit geneigt angeordnet ist. Somit wird es durch das Umlenkelement möglich, die Projektionseinrichtung in einem mobilen Gerät vorzusehen, welches auf einer Tischplatte anordbar ist, so dass eine Bildinformation auf die Tischplatte im Bereich vor dem mobilen Gerät projiziert werden kann. Bevorzugt ist das Umlenkelement als Spiegel, insbesondere als ebener Spiegel, oder als Prisma ausgebildet. Alternativ kann die Vergrößerungsoptik ein Umlenkelement aufweisen, beispielsweise einen konvexen Spiegel, welcher den Laserstrahl sowohl umlenken als auch den maximalen Ablenkwinkel der Mikrospiegeleinheit vergrößern kann. Als vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, bei welcher die Projektionseinrichtung eine Korrekturlinse aufweist, welche eine einstellbare Brennweite aufweist. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Deformationen der auf die Projektionsfläche projizierten Bildinformation durch etwaige Fehlstellungen einzelner optischer Elemente der Projektionseinrichtung zueinander durch eine Veränderung der Brennweite der Korrekturlinse ausgeglichen werden können. Insofern erlaubt diese Ausgestaltung größere Toleranzen bei der Positionierung der optischen Elemente im Strahlengang des Laserstrahls. Im Zusammenhang mit der Verwendung einer Kollimationslinse ergibt sich der Vorteil, dass über die Einstellung der Brennweite der Korrekturlinse eine Fehlpositionierung der Kollimationslinse gegenüber dem Laser ausgeglichen werden kann. Bevor- zugt ist die Brennweite der Korrekturlinse elektrisch einstellbar, so dass die Brennweite über die Vorgabe eines elektrischen Signals eingestellt werden kann.
Bevorzugt ist die Korrekturlinse als Flüssiglinse, als Flüssigkeitskristalllinse oder als Polymerlinse ausgebildet. Die Korrekturlinse kann einen flüssigen, optisch aktiven Kern aufweisen, dessen Oberflächenverlauf über den Effekt der Elektrobe- netzung steuerbar ist. Alternativ kann die Korrekturlinse einen Linsenkörper aus einem Polymer aufweisen, welcher mittels eines Aktors, insbesondere eines piezoelektrischen Aktors, deformierbar ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Korrekturlinse im Strahlengang des Laserstrahls vor der Mikrospiegeleinheit angeordnet ist. Über die Korrekturlinse kann eine Korrektur des Verlaufs des Laserstrahls und dessen Fokus- sierung erfolgen, bevor der Laserstrahl auf die Mikrospiegeleinheit trifft.
Bevorzugt ist die Korrekturlinse im Strahlengang des Laserstrahls zwischen einer Fokussierlinse und der Mikrospiegeleinheit angeordnet, so dass über die Korrekturlinse eine Korrektur des bereits fokussierten Laserstrahls erfolgen kann.
Eine bevorzugt Ausgestaltung sieht vor, dass die Korrekturlinse einen Signaleingang aufweist, welcher über eine Steuerleitung mit einer Steuereinheit zur An- steuerung der Mikrospiegeleinheit oder mit der Mikrospiegeleinheit verbunden ist. Über die Steuerleitung kann die Ansteuerung der Korrekturlinse mit der Auslenkung der Mikrospiegeleinheit synchronisiert werden, um die Auflösung des projizierten Bilds zu erhöhen. Es ist somit möglich, eine dynamische Korrektur der Projektion in Abhängigkeit von der Ablenkstellung der Mikrospiegeleinheit durchzuführen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Brennweite der Korrekturlinse in Abhängigkeit von einer Ablenkstellung der Mikrospiegeleinheit eingestellt wird. Bei einer Projektionseinrichtung, welche eine Bildinformation auf eine Projektionsfläche projiziert, deren Bildpunkte verschiede Projektionsdistanzen aufweisen, wird es somit möglich, die Brennweite der Korrekturlinse in Abhängigkeit von der Projektionsdistanz einzustellen, um eine Verbesserung der Bilddarstellung herbeizuführen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt ein tragbares Gerät mit einer Projektionseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht.
Figur 2 zeigt das tragbare Gerät aus Figur 1 in einer schematischen Draufsicht.
Figur 3 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung in einer schematischen Darstellung.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung.
Figur 5 zeigt eine Detaildarstellung der Projektionseinrichtung gemäß Figur 4.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung.
Figur 7 zeigt eine Detaildarstellung der Projektionseinrichtung gemäß Figur 6.
Figur 8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist ein tragbares Gerät 1 dargestellt, welches beispielsweise als Smartphone, Kamera, PDA oder Tablet-PC ausgebildet sein kann. Das tragbare Gerät 1 weist ein Gehäuse und eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Projektionseinrichtung 2 auf, welche als Picoprojektor ausgebildet ist. Mittels der Projektionseinrichtung 2 kann ein Bedienfeld und/oder eine Tastatur in unmittelbarer Nähe des tragbaren Geräts 1 projiziert werden. Die Projektion kann beispielsweise auf eine Tischfläche T erfolgen, auf welcher das tragbare Gerät 1 steht. Das tragbare Gerät wird dabei derart auf die Tischfläche T gestellt, dass die Projektionseinrichtung 2 in einem Abstand h von Tischfläche entfernt angeordnet ist, welcher typischerweise kleiner ist als 0,5 m. Der Abstand h kann z. B. 0, 1 m bis 0,3 m, bevorzugt 0, 1 m bis 0,15 m betragen. Eine Draufsicht auf das tragbare Gerät ist in der Figur 2 gezeigt. Es ist erkennbar, dass es zu einer trapezförmigen Verzerrung der auf die Projektionsfläche 3 projizierten Bildinformation kommt.
In der Figur 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Projektionseinrichtung 2 zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche 3 dargestellt, welche in dem tragbaren Gerät 1 Verwendung finden kann. Die Projektionseinrichtung 2 weist einen Laser 4 auf, der einen Laserstrahl erzeugt. Ferner umfasst die Projektionseinrichtung 2 eine Mikrospiegeleinheit 5 über welche die der Laserstrahl wahlweise auf einzelne Bildpunkte der Projektionsfläche abgelenkt werden kann. Die Mikrospiegeleinheit 5 weist zwei mikromechanische Spiegel 5.1 , 5. 2 auf. Ein erster mikromechanischer Spiegel 5.1 der Mikrospiegeleinheit 5 ist um eine erste Achse A schwenkbar angeordnet, um den Laserstrahl in einer ersten Richtung abzulenken. Ein zweiter mikromechanischer Spiegel 5.2 ist um eine zweite Achse B schwenkbar, welche orthogonal zu der ersten Achse A angeordnet ist. Über den zweiten mikromechanischen Spiegel 5.2 kann der Laserstrahl in einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung abgelenkt werden. Über die Mikrospiegeleinheit 5 kann der Laserstrahl nacheinander, insbesondere spalten- und/oder zeilenweise, über einzelne Bildpunkte der Projektionsfläche geführt werden.
Um trotz der verhältnismäßig geringen Projektionsdistanz ein möglichst großes Bild auf der Projektionsfläche 3 zu erhalten, weist die Projektionseinrichtung 2 eine im Strahlengang des Laserstrahls nach der Mikrospiegeleinheit 5 angeordnete Vergrößerungsoptik 6 zur Vergrößerung der durch die Mikrospiegeleinheit 5 erreichbaren Ablenkung des Laserstahls auf. Die Vergrößerungsoptik 6 ist als konvexer Spiegel ausgebildet, welcher einerseits eine Vergrößerung der auf die Projektionsfläche projizierten Bildinformation bewirkt und andererseits den aus der Mikrospiegeleinheit 5 austretenden Laserstrahl in Richtung der Projektionsfläche umlenkt. Die Figuren 4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Projektionseinrichtung 2 gemäß der Erfindung. Die Projektionseinrichtung 2 umfasst einen Laser 4 sowie eine Kollimationslinse 7 zur Kollimation des von dem Laser erzeugten Lichts. Im Strahlengang nach der Kollimationslinse 7 ist eine Fokussier- linse 8 angeordnet, welche den kollimierten Laserstrahl fokussiert und damit eine
Anpassung des Laserstrahls an die Apertur der Mikrospiegeleinheit 5 ermöglicht. Die Projektionseinrichtung 2 weist eine Vergrößerungsoptik 6 auf, welche als Vergrößerungslinse ausgebildet ist. Im Strahlengang zwischen der Mikrospiegeleinheit 5 und der Vergrößerungsoptik 6 kann optional ein in den Figuren 4 und 5 nicht dargestelltes Umlenkelement, beispielsweise ein Spiegel oder ein Prisma, vorgesehen sein, über welches der Laserstrahl in Richtung der Projektionsfläche 3 umgelenkt werden kann.
Die Figuren 6 und 7 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel einer Projektionseinrichtung 2 gemäß der Erfindung. Zusätzlich zu den im Zusammenhang mit der Projektionseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Elementen umfasst die Projektionseinrichtung 2 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine Korrekturlinse 9 mit einer elektrisch einstellbaren Brennweite. Die Korrekturlinse 9 ist als Flüssiglinse, als Flüssigkeitskristalllinse oder als Polymerlinse ausgebildet, welche durch das Anlegen eines elektrischen Steuersignals 11 einstellbar ist. Die Korrekturlinse 9 ist im Strahlengang zwischen der Fo- kussierlinse 8 und der Mikrospiegeleinheit 5 angeordnet. Über die Einstellung der Brennweite der Korrekturlinse 9 ist es möglich, eine Fehlpositionierung der Kollimationslinse gegenüber dem Laser auszugleichen. Die Einstellung kann automatisch mittels einer Steuereinheit 10 oder manuell durch einen Benutzer erfolgen. So ist es bei der Projektionseinrichtung 2 möglich, die Schärfe der auf der Projektionsfläche 3 abgebildeten Bildinformation einzustellen.
Die Steuereinheit 10 der Projektionseinrichtung 2 ist sowohl mit der Korrekturlin- se 9 als auch mit der Mikrospiegeleinheit 5 verbunden. Über dir Steuereinheit 10 erfolgt eine synchronisierte Steuerung der Brennweite der Korrekturlinse 9 und der Auslenkung der Mikrospiegeleinheit 5, so dass der Brennpunkt des Laserstrahls in Abhängigkeit von der Auslenkung des Laserstrahls durch die Mikrospiegeleinheit 5 eingestellt werden kann. Insofern kann der Laserstrahl während der Projektion dynamisch korrigiert werden. Die Ansteuerung der Korrekturlinse 9 erfolgt somit mit derselben Frequenz, mit welcher die Mikrospiegeleinheit 5 zur Ansteuerung der einzelnen Bildpunkte betrieben wird.
Im Strahlengang zwischen der Mikrospiegeleinheit 5 und der Vergrößerungsoptik 6 kann optional ein in den Figuren 6 und 7 nicht dargestelltes Umlenkelement, beispielsweise ein Spiegel oder ein Prisma, vorgesehen sein, über welches der Laserstrahl in Richtung der Projektionsfläche 3 umgelenkt werden kann.
Anhand der Darstellung in Figur 8 soll nachfolgend ein Verfahren zum Projizie- ren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche beschrieben werden. Bei diesem Verfahren kann eine Projektionseinrichtung 2 gemäß einer dem in den Figuren 6 und 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel Verwendung finden.
Bei dem Verfahren wird ein Laserstrahl mittels eines Lasers 4 erzeugt und durch eine Mikrospiegeleinheit 5 wahlweise auf verschiedene Bildpunkte der Projektionsfläche 3 abgelenkt. Die durch die Mikrospiegeleinheit erreichbare Ablenkung des Laserstrahls wird über eine Vergrößerungsoptik 6 vergrößert, welche im Strahlengang nach der Mikrospiegeleinheit angeordnet ist. Bei dem Verfahren erfolgt in einem ersten Verfahrensschritt S1 der Start der Projektion, wobei die Projektionseinrichtung 2 eine Initialisierungssequenz durchlaufen kann, um die Mikrospiegeleinheit 5 und die Korrekturlinse 9 zu initialisieren. In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird eine als Testinformation ausgebildeten Bildinformation auf die Projektionsfläche 3 projiziert. In einem dritten Verfah- rensschritt S3 erfolgt die Ausrichtung der Bildinformation auf der Projektionsfläche 3 sowie die Einstellung der Bildschärfe anhand der Veränderung der Brennweite der Korrekturlinse 9. In einem vierten Verfahrensschritt S4 wird geprüft, ob die Projektion den Anforderungen genügt. Falls erforderlich, kann der zweite und dritte Verfahrensschritt wiederholt werden, um die Projektion zu verbessern.
In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird der Bereich berechnet, in welchem die Brennweite der Korrekturlinse 9 eingestellt werden kann, um eine möglichst scharfe Abbildung auf der Projektionsfläche 3 zu erhalten. In einem sechsten Verfahrensschritt S6 wird die Einstellung der Brennweite der Korrekturlinse 9 mit der Einstellung der Auslenkung des Laserstrahls durch die Mikrospiegel 5.1 , 5.2 der Mikrosiegeleinheit 5 synchronisiert. In einem siebten Verfahrensschritt S7 erfolgt die Projektion des korrigierten Bilds auf die Projektionsfläche 3.
Bei den vorstehend beschriebenen Projektionseinrichtungen 2 und dem entsprechenden Verfahren zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche kann die Abbildung der Bildinformation vergrößert werden, so dass die Projektion der Bildinformation auf eine Tischplatte mit geringer Projektionsdistanz unter Verwendung einer herkömmlichen Mikrospiegeleinheit 5 möglich ist. Die beschriebenen Projektionseinrichtungen lassen sich kompakt und kosteneffizient herstellen. Die Positionierung der einzelnen optischen Elemente untereinander, insbesondere der Kollimationslinse 7 gegenüber dem Laser 4, kann bei der Projektionseinrichtung 2 nach dem dritten Ausführungsbeispiel größeren Toleranzen unterlegen sein, da eine Korrektur durch die Korrekturlinse 9 möglich ist. Der Benutzer der Projektionseinrichtung 2 nach dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Schärfe der Abbildung auf der Projektionsfläche 3 durch Veränderung der Brennweite der Korrekturlinse 9 einstellen.

Claims

Ansprüche
1. Projektionseinrichtung (2) zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche (3), mit einem Laser (4) zur Erzeugung eines Laserstrahls und mit einer Mikrospiegeleinheit (5) zur wahlweisen Ablenkung des Laserstrahls auf verschiedene Bildpunkte der Projektionsfläche (3),
gekennzeichnet durch
eine im Strahlengang des Laserstrahls nach der Mikrospiegeleinheit (5) angeordnete Vergrößerungsoptik (6) zur Vergrößerung der durch die Mikrospiegeleinheit (5) erreichbaren Ablenkung des Laserstahls.
2. Projektionseinrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Kollima- tionslinse (7) zur Kollimation des Laserstrahls.
3. Projektionseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Fokus- sierlinse (8) zur Fokussierung des mittels der Kollimationslinse (7) kollimier- ten Laserstrahls.
4. Projektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des Laserstrahls zwischen der Mikrospiegeleinheit (5) und der Vergrößerungsoptik (6) ein Umlenkelement, insbesondere ein Spiegel oder ein Prisma, angeordnet ist.
5. Projektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Korrekturlinse (9), welche eine, insbesondere elektrisch, einstellbare Brennweite aufweist.
6. Projektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturlinse (9) eine Flüssiglinse, eine Flüssigkeitskristalllinse oder eine Polymerlinse ist.
7. Projektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturlinse (9) im Strahlengang des Laserstrahls vor der Mikrospiegeleinheit (5) angeordnet ist.
8. Projektionseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturlinse (9) im Strahlengang des Laserstrahls zwischen einer Fokussierlinse (8) und der Mikrospiegeleinheit (5) angeordnet ist.
9. Projektionseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturlinse (9) einen Signaleingang aufweist, welcher über eine Steuerleitung (11) mit einer Steuereinheit (10) zur Ansteu- erung der Mikrospiegeleinheit (5) oder mit der Mikrospiegeleinheit (5) verbunden ist.
10. Verfahren zum Projizieren einer Bildinformation auf eine Projektionsfläche (3), wobei ein Laserstrahl erzeugt wird, welcher mittels einer Mikrospiegeleinheit (5) wahlweise auf verschiedene Bildpunkte der Projektionsfläche (3) abgelenkt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ablenkung des Laserstrahls über eine Vergrößerungsoptik (6) vergrößert wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite einer Korrekturlinse (9), insbesondere elektrisch, eingestellt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Brennweite der Korrekturlinse (9) in Abhängigkeit von einer Ablenkstellung der Mikrospiegeleinheit (5) eingestellt wird.
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