DE102014108905A1

DE102014108905A1 - Projektionsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Projektionsbildes

Info

Publication number: DE102014108905A1
Application number: DE102014108905.7A
Authority: DE
Inventors: Christoph Walter; Karsten Auen
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-06-25
Filing date: 2014-06-25
Publication date: 2015-12-31
Also published as: WO2015197701A1

Abstract

Es wird eine Projektionsvorrichtung (1) zur Erzeugung eines Projektionslaserstrahls (2), der eine sichtbare Laserstrahlung umfasst (211, 212, 213), angegeben, mit – einer Lichtquelle (10), die die sichtbare Laserstrahlung (211, 212, 213) emittiert, – einer abbildenden Vorrichtung (14), die dazu eingerichtet ist, mittels einer Änderung der Ausbreitungsrichtung (α1, α2) des Projektionslaserstrahls (2) ein Projektionsbild (32) auf einer Projektionsfläche (3) zu erzeugen, – zumindest einer Fotodiode (12), die dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Reflexionsstrahlen (4), die einen Teil des an der Projektionsfläche (3) zu unterschiedlichen Projektionszeiten (t1, t2) und/oder in unterschiedlichen Reflexionsbereichen (411, 412) des Projektionsbildes (32) reflektierten Projektionsstrahl (4) umfassen, zu detektieren und entsprechende Fotodiodensignale (121) zu erzeugen, und – eine elektronische Kontrolleinheit (13), die dazu eingerichtet ist, die abbildende Vorrichtung (4) und/oder die Lichtquelle in Abhängigkeit von den Fotodiodensignalen (121) mittels Steuersignalen (133) anzusteuern.

Description

Es werden eine Projektionsvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Projektionsbildes angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Projektionslaserstrahls anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Erzeugung eines Projektionsbildes mittels der Projektionsvorrichtung anzugeben.
Die Begriffe „Projektion“ und/oder „Abbildung“ bezeichnen hierbei und im Folgenden nicht zwingend eine optische Projektion und/oder Abbildung im physikalischen Sinne, bei der beispielsweise ein Linsen-System zum Einsatz kommen kann. Vielmehr sind die Begriffe „Projektion“ und/oder „Abbildung“ vorliegend auch in ihrem umgangssprachlichen Kontext zu verstehen und können allgemein eine Beeinflussung der Eigenschaften eines Lichtstrahls, wie beispielsweise die Änderung der Ausbreitungsrichtung und/oder des Strahlradius eines Laserstrahls, bezeichnen.
Es wird eine Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Projektionslaserstrahls angegeben. Bevorzugt umfasst der Projektionslaserstrahl eine sichtbare Laserstrahlung. Die sichtbare Laserstrahlung ist hierbei bevorzugt zur Erzeugung eines Projektionsbildes vorgesehen. Bei der Projektionsvorrichtung kann es sich beispielsweise um einen Bild- oder Videoprojektor handeln. Ferner kann es sich bei der Projektionsvorrichtung um einen in ein mobiles Endgerät integrierten Bild– oder Videoprojektor handeln. Bevorzugt handelt es sich bei dem Projektor um einen Laserprojektor, zum Beispiel um einen sogenannten „flying beam“-Projektor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst diese eine Lichtquelle, die die sichtbare Laserstrahlung emittiert. Bei der Lichtquelle kann es sich beispielsweise um eine Laserdiode handeln. Ferner kann die Lichtquelle eine Vielzahl von Laserdioden enthalten oder aus diesen bestehen, wobei zumindest ein Teil der Vielzahl von Laserdioden eine sichtbare Laserstrahlung erzeugt. Beispielsweise emittiert jede der Laserdioden eine monochromatische Laserstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst diese eine abbildende Vorrichtung. Die abbildende Vorrichtung ist dazu eingerichtet, mittels einer Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls ein Projektionsbild auf einer Projektionsfläche zu erzeugen. Die abbildende Vorrichtung kann beispielsweise einen Spiegel, ein optisches Gitter (englisch: grating), einen Strahlteiler und/oder generell eine optische Komponente, mittels derer die Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls beeinflusst werden kann, enthalten. Bei der Änderung der Ausbreitungsrichtung kann es sich beispielsweise um eine Ablenkung des Projektionslaserstrahls um einen Ablenkwinkel handeln.
Bei dem Projektionsbild handelt es sich beispielsweise um ein zweidimensionales Bild, das aus einer Vielzahl von Bildpunkten aufgebaut ist. In diesem Fall ist die abbildende Vorrichtung dazu eingerichtet, eine Änderung der horizontalen Ausbreitungsrichtung und/oder eine Änderung der vertikalen Ausbreitungsrichtung für die Erzeugung des Projektionsbildes zu bewirken. Hierbei und im Folgenden stehen die horizontale und die vertikale Ausbreitungsrichtung im Rahmen der Herstellungstoleranzen senkrecht aufeinander. Bevorzugt erstrecken sich die Bildpunkte entlang der vertikalen und/oder entlang der horizontalen Richtung auf der Projektionsfläche. Bei der Projektionsfläche kann es sich generell um eine von der Projektionsvorrichtung entfernt angeordnete Fläche, wie beispielsweise eine Wand und/oder eine Leinwand, handeln.
Beispielsweise kann das Projektionsbild mittels schneller Variation der Ausbreitungsrichtung des Lasers erzeugt werden, wobei die Bildpunkte des Projektionsbildes zeitlich aufeinanderfolgend auf die Projektionsfläche projiziert werden. Bei einer solchen Erzeugung des Projektionsbildes kann mittels der abbildenden Vorrichtung das Projektionsbild beispielsweise Bildpunkt für Bildpunkt auf die Projektionsfläche projiziert werden. Die Geschwindigkeit, mit der die Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls verändert wird, ist hierbei bevorzugt so hoch gewählt, dass die Erzeugung des Projektionsbildes mittels der zeitlich aufeinanderfolgenden Projektion der Bildpunkte für das menschliche Auge nicht von einer gleichzeitigen Projektion aller Bildpunkte unterscheidbar ist. Beispielsweise beträgt eine Wiederholungsrate für das gesamte Projektionsbild 60 Hz oder mehr. Die Rate, mit welcher zwischen der Projektion benachbarter Bildpunkte gewechselt wird, beträgt dann ein Vielfaches der Wiederholungsrate des Projektionsbildes und ist direkt abhängig von der Anzahl der Bildpunkte.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst diese zumindest eine Fotodiode. Die Fotodiode ist dazu eingerichtet, unterschiedliche Reflexionsstrahlen zu detektieren und entsprechende Fotodiodensignale zu erzeugen. Die unterschiedlichen Reflexionsstrahlen umfassen einen Teil des an der Projektionsfläche zu unterschiedlichen Projektionszeiten und/oder in unterschiedlichen Reflexionsbereichen des Projektionsbildes reflektierten Projektionslaserstrahls. Der Projektionslaserstrahl wird also in zumindest zwei Reflexionsbereichen des Projektionsbildes an der Projektionsfläche reflektiert. Die derart erzeugten Reflexionsstrahlen werden von der Fotodiode erfasst und entsprechende Fotodiodensignale erzeugt.
Bei dem Reflexionsbereich kann es sich vorliegend um einen einzelnen Bildpunkt des Projektionsbildes handeln. Bevorzugt wird nach zumindest jedem hundertsten Bildpunkt, besonders bevorzugt nach zumindest jedem zehnten Bildpunkt, ein Fotodiodensignal mit der Fotodiode erzeugt. In diesem Fall stellt bevorzugt zumindest jeder hundertste Bildpunkt, besonders bevorzugt zumindest jeder zehnte Bildpunkt, einen Reflexionsbereich dar. Im Extremfall ist es möglich, dass die an jedem Bildpunkt reflektierte Reflexionsstrahlung von der Fotodiode erfasst wird und in ein entsprechendes Signal umgewandelt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Reflexion zu zumindest zwei unterschiedlichen Reflexionszeiten in zumindest einem Reflexionsbereich erfolgen.
Die durch die Reflexion erzeugten Reflexionslaserstrahlen umfassen zumindest einen Teil des Projektionslaserstrahls. Beispielsweise werden wenigstens 5 % des Projektionslaserstrahls in einem Reflexionsbereich reflektiert. Der Reflexionslaserstrahl umfasst dann die reflektierten wenigstens 5 % des Projektionslaserstrahls.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst diese eine elektronische Kontrolleinheit. Die elektronische Kontrolleinheit ist dazu eingerichtet, die abbildende Vorrichtung und/oder die Lichtquelle in Abhängigkeit von den Fotodiodensignalen anzusteuern. Die Ansteuerung erfolgt hierbei mit zumindest einem Steuersignal, das von der Kontrolleinheit in Abhängigkeit von den Fotodiodensignalen erzeugt wird. Bevorzugt erfolgt die Ansteuerung mit einer Vielzahl von Steuersignalen. Beispielsweise kann die Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls mittels der Steuersignale beeinflusst werden. Ferner ist es möglich, dass die Farbe und/oder die Helligkeit des von der Lichtquelle erzeugten Projektionslaserstrahls mit Steuersignalen beeinflusst werden. Mit anderen Worten, ein Bildinhalt des Projektionsbildes kann mit der Kontrolleinheit eingestellt werden. Die Einstellung des Bildinhaltes kann hierbei in Abhängigkeit von den Fotodiodensignalen erfolgen oder erfolgt in Abhängigkeit von diesen Signalen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung zur Erzeugung eines Projektionslaserstrahls, der eine sichtbare Laserstrahlung aufweist, umfasst diese eine Lichtquelle, die die sichtbare Laserstrahlung emittiert, eine abbildende Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, mittels einer Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls ein Projektionsbild auf einer Projektionsfläche zu erzeugen, zumindest einer Fotodiode, die dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Reflexionsstrahlen, die einen Teil des an der Projektionsfläche zu unterschiedlichen Projektionszeiten und/oder in unterschiedlichen Reflexionsbereichen des Projektionsbildes reflektierten Projektionslaserstrahl umfassen, zu detektieren und entsprechende Fotodiodensignale zu erzeugen, und eine elektronische Kontrolleinheit, die dazu eingerichtet ist, die abbildende Vorrichtung und/oder die Lichtquelle in Abhängigkeit von den Fotodiodensignalen mittels Steuersignalen anzusteuern.
Bei der hier beschriebenen Projektionsvorrichtung wird insbesondere die Idee verfolgt, mit einer in die Projektionsvorrichtung eingebauten Fotodiode eine Überwachung des Projektionslaserstrahls, insbesondere dessen Reflexionsstrahlen, zu ermöglichen. Beispielsweise kann hierdurch während der gesamten Projektion des Projektionsbildes eine Entfernung der Projektionsvorrichtung zu der Projektionsfläche beziehungsweise zu Bereichen der Projektionsfläche mit einer Laufzeitmessung ermittelt werden. Die Fotodiodensignale hängen in diesem Fall von der Entfernung zu den jeweiligen Reflexionsbereichen ab.
Durch die Ermittlung der Entfernung der Projektionsvorrichtung zu den jeweiligen Reflexionsbereichen wird mitunter eine entsprechende Anpassung beispielsweise einer zweidimensionalen Größe des Projektionsbildes auf der Projektionsfläche an eine variable Entfernung zwischen der Projektionsvorrichtung und der Projektionsfläche mittels der Steuersignale der Kontrolleinheit ermöglicht.
Ferner kann die Leistung der Projektionslaserstrahlen der Projektionsvorrichtung in Abhängigkeit von der ermittelten Entfernung zu den Reflexionsbereichen eingestellt werden. Bei konventionellen Projektionsvorrichtungen ergibt sich das Problem, dass die Intensität der verwendeten Projektionslaserstrahlen aufgrund der Lasersicherheit auf ein Maximum beschränkt ist. Hierbei wird von dem ungünstigsten Fall ausgegangen, bei dem sich ein Auge in einem Abstand von etwa 100 mm vor der Projektionsvorrichtung befindet. Mit der in die Projektionsvorrichtung integrierte Entfernungsmessung Beispielsweise kann hierbei sichergestellt werden, dass sich kein Auge zu nahe am Projektor befindet und die Leistung ohne eine Gefährdung erhöht werden. Die integrierte Entfernungsmessung kann somit zur Verbesserung der Sicherheit der Projektionslaservorrichtung verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die Lichtquelle zumindest eine IR-Laserdiode, die dazu eingerichtet ist, eine monochromatische Infrarot-Laserstrahlung zu emittieren. Beispielsweise liegt eine Peak-Wellenlänge der Infrarot-Laserstrahlung zwischen wenigstens 850 nm und höchstens 1100 nm. Die Lichtquelle emittiert somit neben der sichtbaren Laserstrahlung auch die unsichtbare Infrarot-Laserstrahlung. Beispielsweise weist die Lichtquelle hierzu eine weitere Laserdiode auf, die die Infrarot-Laserstrahlung emittiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die Lichtquelle zumindest eine Sekundäroptik, die dazu eingerichtet ist, die Strahlengänge in der Lichtquelle erzeugter Laserstrahlen im Rahmen der Herstellungstoleranzen zu einem einzigen polychromatischen Projektionslaserstrahl zu überlagern. Die Sekundäroptik kann hierzu beispielsweise zumindest eines der folgenden optischen Elemente umfassen: Spiegel, Prisma, dichroitischer Spiegel, Strahlteiler, Wellenlängen-Filter, Pellikel-Strahlteiler.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst der Projektionslaserstrahl die Infrarot-Laserstrahlung und jeder Reflexionsstrahl zumindest einen Teil der Infrarot-Laserstrahlung. Beispielsweise wird hierzu die sichtbare Laserstrahlung der Lichtquelle mit der Infrarot-Laserstrahlung der Lichtquelle mit der zumindest einen Sekundäroptik überlagert. Der Projektionslaserstrahl umfasst dann zumindest einen sichtbaren Anteil und einen unsichtbaren, infraroten Anteil. Ferner umfasst in diesem Fall jeder Reflexionsstrahl jeweils zumindest einen Teil der sichtbaren Strahlung und zumindest einen Teil der Infrarot-Laserstrahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Fotodiode dazu eingerichtet, den zumindest einen Teil der Infrarot-Laserstrahlung in jedem Reflexionsstrahl zu detektieren. Bevorzugt wird insbesondere die Infrarot-Laserstrahlung in den Reflexionsbereichen reflektiert. Die Fotodiode detektiert dann die reflektierte Infrarot-Laserstrahlung. Bevorzugt erzeugt die Fotodiode bei Einfall von sichtbarem Licht ein wesentlich kleineres Fotodiodensignal als bei Einfall der Infrarot-Laserstrahlung. Unter einem „Einfall einer Strahlung“ ist hierbei und im Folgenden eine Beleuchtung der aktiven Zone der Fotodiode mit besagter Strahlung gemeint. Mit anderen Worten, die Fotodiode detektiert infrarote Strahlung empfindlicher beziehungsweise genauer als sichtbare Strahlung. Beispielsweise ist das Fotodiodensignal bei einem Einfall von infraroter Strahlung doppelt so hoch wie bei Einfall von sichtbarem Licht gleicher Leistung. Dies kann mit einer entsprechend ausgestalteten Fotodiode, die das Maximum ihrer Empfindlichkeit im von der IR-Laserdiode erzeugten Spektralbereich aufweist, erreicht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst der Projektionslaserstrahl die Infrarot-Laserstrahlung und jeder Reflexionsstrahl zumindest einen Teil der Infrarot-Laserstrahlung und die Fotodiode ist dazu eingerichtet, besagten Teil der Infrarot-Laserstrahlung zu detektieren.
Die Detektion des Infrarot-Laserstrahls anstelle und/oder zusätzlich zu der Detektion der sichtbaren Strahlung mittels der Fotodiode weist insbesondere den Vorteil auf, dass die Intensität des reflektierten Anteils der Infrarot-Laserstrahlung unabhängig von dem Bildinhalt des Projektionsbildes an der Stelle des Reflexionsbereiches ist. Mit anderen Worten, auch bei geringer Intensität der sichtbaren Laserstrahlung bei der Erzeugung von beispielsweise eines sehr dunklen Projektionsbildes kann ein Infrarot-Laserstrahl mit einer hohen Intensität projiziert und detektiert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die abbildende Vorrichtung zumindest einen Spiegel und zumindest ein Galvanometer. Der Spiegel ist dazu eingerichtet, den auf den Spiegel auftreffenden Projektionslaserstrahl auf die Projektionsfläche abzulenken. Hierzu erzeugt das Galvanometer eine mechanische Bewegung eines an das Galvanometer angebrachten Dreharms in Abhängigkeit des Steuersignals der Kontrolleinheit. Die mechanische Bewegung des Dreharms bewirkt dann eine vertikale Verkippung und/oder eine horizontale Verkippung des Spiegels. Mittels dieser Variation der vertikalen und/oder horizontalen Verkippung des Spiegels kann die Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls variiert werden. Beispielsweise kann so das Projektionsbild auf der Projektionsfläche Bildpunkt für Bildpunkt projiziert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung erzeugen im Rahmen der Herstellungstoleranz und der Messtoleranz nur die Reflexionsstrahlen das Fotodiodensignal. Beispielsweise umfassen die Lichtquelle, die Fotodiode und/oder die Projektionsvorrichtung hierzu optische Komponenten, welche einen direkten oder indirekten Einfall von nicht reflektierten Projektionslaserstrahlen zumindest unterdrücken. Die Fotodiode kann beispielsweise eine absorbierende Umhausung umfassen, die einen direkten Strahlenweg zwischen der Lichtquelle und der Fotodiode blockiert. Ferner kann die Projektionsvorrichtung weitere filternde Optiken, wie beispielsweise Strahlteiler, umfassen, um einen direkten Einfall des Projektionslaserstrahls auf die Fotodiode zu unterdrücken. Es ist hierbei möglich, dass geringe Mengen eines Projektionslaserstrahls von der Fotodiode detektiert werden. Die Kontrolleinheit kann dann beispielsweise dazu eingerichtet sein, diese geringen Mengen als Grundrauschen der Fotodiode zu interpretieren, wobei das Fotodiodensignal dann das über dem Grundrauschen liegende Signal der Fotodiode sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, ein Steuersignal zur Ansteuerung der Lichtquelle und/oder der abbildenden Vorrichtung für eine maßstabsgetreue, insbesondere eine 1:1 maßstabsgetreue, Darstellung des Projektionsbildes auf der Projektionsfläche bei variierender Entfernung der Projektionsvorrichtung zu der Projektionsfläche und/oder zu den Reflexionsbereichen zu generieren. Hierbei ist es möglich, dass die Entfernung zeitlich und/oder räumlich variiert. Beispielsweise weisen erste Bereiche der Reflexionsfläche eine geringere Entfernung zu der Projektionsvorrichtung auf als zweite Bereiche. Ferner ist es möglich, dass die Projektionsfläche zu einem ersten Zeitpunkt einen geringeren Abstand zu der Projektionsvorrichtung aufweist als zu einem zweiten Zeitpunkt oder umgekehrt. Eine solche zeitliche Änderung kann beispielsweise durch eine Variation der absoluten Position im Raum der Projektionsvorrichtung und/oder der Projektionsfläche bedingt sein.
Mittels der Kontrolleinheit wird auch bei variierenden Entfernungen zur Projektionsfläche eine maßstabsgetreue, insbesondere eine 1:1 maßstabsgetreue, Wiedergabe des Projektionsbildes auf der Projektionsfläche ermöglicht. Die Kalibrierung des Projektionsbildes erfolgt also kontinuierlich. „1:1 maßstabsgetreu“ heißt hierbei und im Folgenden, dass ein externes Objekt, von dem ein zu projizierendes Bild zur Verfügung gestellt wird, in zumindest zwei zu projizierenden räumlichen Dimensionen dieselbe Ausdehnung aufweist wie das Projektionsbild.
Bei dem zu projizierenden Bild kann es sich vorliegend um ein beliebiges Bild eines externen Objektes handeln. Beispielsweise handelt es sich bei dem zu projizierenden Bild um das Bild eines Autos, eines Werkstücks, eines Einrichtungsgegenstands oder eines Lebewesens. Beispielsweise ist es dann möglich, mit der Projektionsvorrichtung ein bevorzugt 1:1 maßstabsgetreues Projektionsbild eines Einrichtungsgegenstandes zu projizieren. Ferner ist es beispielsweise möglich, ein Projektionsbild eines Armaturenbrettes oder Teile eines Armaturenbrettes in eine Autokarosserie zu projizieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, aus der Laufzeit jedes Reflexionsstrahls die Entfernung der Projektionsvorrichtung zu den Reflexionsbereichen der Projektionsfläche zum jeweiligen Zeitpunkt der Reflexion zu bestimmen. Beispielsweise weist hierzu die Infrarot-Laserstrahlung einzelne, zeitlich aufeinanderfolgende Laserpulse auf, mit denen eine Laufzeit-Messung zu unterschiedlichen Zeitpunkten und/oder in unterschiedlichen Reflexionsbereichen durchgeführt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Kontrolleinheit ferner dazu eingerichtet, aus der Entfernung zu den Reflexionsbereichen eine für die insbesondere 1:1 maßstabsgetreue Darstellung des Projektionsbildes in den Reflexionsbereichen benötigte Änderung der vertikalen Ausbreitungsrichtung und/oder benötigte Änderung der horizontalen Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls zu bestimmen. Es ist beispielsweise möglich, dass im Fall eines geringer entfernten Reflexionsbereiches für eine insbesondere 1:1 maßstabsgetreue Darstellung des Projektionsbildes eine größere Änderung der Ausbreitungsrichtung benötig wird als im Fall eines weiter entfernten Reflexionsbereiches. Die benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung kann beispielsweise aus einer zu projizierenden Größe des Projektionsbildes in dem Reflexionsbereich und der Entfernung zu dem Reflexionsbereich ermittelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Kontrolleinheit ferner dazu eingerichtet, das für die benötigte Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung benötigte Steuersignal zu generieren und an die bilderzeugende Vorrichtung auszugeben. Beispielsweise wird für eine insbesondere 1:1 maßstabsgetreue Darstellung ein fester horizontaler und/oder vertikaler Abstand zwischen benachbarten Bildpunkten des Projektionsbildes benötigt. Für die Projektion in einem Reflexionsbereich der Projektionsfläche wird dann beispielsweise mittels der Kontrolleinheit die für diesen festen Abstand benötigte Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls unter Berücksichtigung der Entfernung zu dem Reflexionsbereich der Projektionsfläche ermittelt. Die für die benötigte Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung benötigten Steuersignale können beispielsweise aus einer anfangs bestimmten Kalibrierfunktion der Abhängigkeit der jeweiligen Ausbreitungsrichtung von dem Steuersignal bestimmt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung ist die Kontrolleinheit dazu eingerichtet, aus der Entfernung zu dem Reflexionsbereich und der benötigten Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls eine benötigte vertikale und/oder horizontale Verkippung des Spiegels der abbildenden Vorrichtung und ein zum Erzeugen dieser Verkippung benötigtes Steuersignal zu bestimmen und das benötigte Steuersignal an die abbildende Vorrichtung auszugeben. In diesem Fall handelt es sich bei der Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung um eine Ablenkung des Projektionslaserstrahls um einen Ablenkwinkel. Beispielsweise wird hierbei für eine größere benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung, also für einen größeren Ablenkwinkel, eine größere Verkippung des Spiegels benötigt als für eine kleinere benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung. Ferner ist es möglich, dass mit wachsender Entfernung die benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung geringer wird. Damit wird auch die benötigte Verkippung geringer.
Beispielsweise erzeugt die Kontrolleinheit bei einer großen benötigten Änderung der Ausbreitungsrichtung einen hohen Strom, der zu einer großen mechanischen Bewegung des Dreharms des Galvanometers der abbildenden Vorrichtung führt und damit zu einer großen Verkippung des Spiegels und einer großen Änderung der Ausbreitungsrichtung. Zur genauen Bestimmung des benötigten Steuersignals kann beispielsweise vor der Erzeugung des Projektionsbildes eine einmalige Kalibrierung durchgeführt werden, bei der die Änderung der horizontalen und/oder der vertikalen Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls in Abhängigkeit einer Stärke des Steuersignals gemessen und als Kalibrierfunktion in der Kontrolleinheit gespeichert wird. Eine solche Kalibrierfunktion kann der Bestimmung des benötigten Steuersignals dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die Lichtquelle zumindest drei Laserdioden, deren Licht sich zu weißem Licht mischen kann. Dabei emittiert zum Beispiel eine erste Laserdiode eine blaue Strahlung, eine zweite Laserdiode eine grüne Strahlung und eine dritte Laserdiode eine rote Strahlung. Bevorzugt sind die blaue Strahlung, die grüne Strahlung und die rote Strahlung jeweils monochromatische Laserstrahlungen. Die blaue Strahlung, die grüne Strahlung und die rote Strahlung bilden dann zusammen die sichtbare Laserstrahlung der Lichtquelle. Der Projektionslaserstrahl umfasst dann die blaue Strahlung, die grüne Strahlung und die rote Strahlung. Mittels geeigneter Abschwächung der Leistung, und damit der Helligkeit der erzeugten Strahlung, zumindest einer der besagten drei Laserdioden, können Bildpunkte beliebiger Farbe auf der Projektionsfläche erzeugt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst die Lichtquelle zumindest drei weitere Laserdioden. Hierbei emittiert eine erste weitere Laserdiode eine blaue senkrechte Strahlung, eine zweite weitere Laserdiode eine grüne senkrechte Strahlung und eine dritte weitere Laserdiode eine rote senkrechte Strahlung. Die Polarisationsrichtung der blauen senkrechten Strahlung, der grünen senkrechten Strahlung beziehungsweise der roten senkrechten Strahlung steht senkrecht auf der Polarisationsrichtung der blauen Strahlung, der grünen Strahlung beziehungsweise der roten Strahlung.
Mit einer solchen Lichtquelle mit sechs verschiedenen Laserdioden, die unterschiedliche Strahlungen erzeugen, ist es beispielsweise möglich, ein Projektionsbild, das bei Betrachtung mit einer sogenannten 3D-Polarisationsfilterbrille dreidimensional erscheint, zu erzeugen. Hierzu werden beispielsweise zwei Projektionsbilder mit gleichem Bildinhalt projiziert, wobei die zwei Projektionsbilder auf der Projektionsfläche zu einem dreidimensional erscheinenden Bild kombiniert werden. Die Projektion des ersten Projektionsbildes erfolgt beispielsweise mit der ersten Laserdiode, der zweiten Laserdiode und der dritten Laserdiode, während die Projektion des zweiten Projektionsbildes mit der ersten weiteren Laserdiode, der zweiten weiteren Laserdiode und der dritten weiteren Laserdiode erfolgt. Die Laserstrahlen mit aufeinander senkrecht stehender Polarisation können hierbei einen geringen Versatz des Strahlwegs aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Projektionsvorrichtung umfasst diese eine Lesevorrichtung. Die Lesevorrichtung ist dazu eingerichtet, einen Code zu lesen und eine in dem Code kodierte Information zu verarbeiten. Bei dem Code kann es sich zum Beispiel um einen Strichcode, einen Balkencode, einen Matrixcode und/oder einen Quick Response Code handeln. Ferner kann es sich bei dem Code um Bild- oder Videodaten handeln, die auf einem Datenträger abgespeichert sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Lesevorrichtung dazu eingerichtet sein, ein digitales Bild eines externen Objekts mittels digitaler Abbildung zu erzeugen. Bei der digitalen Abbildung handelt es sich beispielsweise um Abfotografieren des externen Objektes mittels Digitalfotografie.
Beispielsweise ist die Projektionsvorrichtung in ein mobiles Endgerät, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Smartphone und/oder einen Tablet PC, integriert. Die Kontrolleinheit kann hierbei auch Teil des Mikroprozessors des mobilen Endgeräts sein. Die Lesevorrichtung kann ebenfalls in das mobile Endgerät integriert sein. Beispielsweise kann der Code, wie beispielsweise ein Quick Response Code, mittels der Digitalkamera des mobilen Endgeräts eingelesen werden und die in dem Code kodierten Informationen mit dem mobilen Endgerät verarbeitet werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die kodierte Information eine Internetseite ist, auf der ein digitales Bild gespeichert ist. Das digitale Bild kann dann auf dem mobilen Endgerät, beispielsweise in der Kontrolleinheit, für eine spätere Projektion mittels der Projektionsvorrichtung gespeichert werden. Ferner kann das digitale Bild mit der Digitalkamera des mobilen Endgerätes erzeugt werden und für die spätere Projektion mittels der Projektionsvorrichtung in dem mobilen Endgerät, beispielsweise in der Kontrolleinheit, gespeichert werden.
Es wird ferner ein Verfahren zur Erzeugung eines maßstabsgetreuen, insbesondere eines 1:1 maßstabsgetreuen Projektionsbildes angegeben. Die Erzeugung des Projektionsbildes erfolgt vorzugsweise mittels einer hier beschriebenen Projektionsvorrichtung. Das heißt, sämtliche für die Projektionsvorrichtung offenbarten Merkmale sind ebenfalls für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zunächst ein zu projizierendes Bild und eine zu projizierende zumindest zweidimensionale Größe des zu projizierenden Bildes bereitgestellt. Bei der zu projizierenden Größe handelt es sich beispielsweise um die jeweilige vertikale und horizontale Ausdehnung des zu projizierenden Bildes. Bevorzugt handelt es sich bei der Größe um die reale Größe des Objektes, das auf dem zu projizierenden Bild dargestellt ist. Aus der zu projizierenden Größe ergibt sich beispielsweise ein horizontaler und/oder vertikaler Abstand der Bildpunkte des Projektionsbildes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Entfernung der Projektionsvorrichtung zu wenigstens zwei Bereichen der Projektionsfläche und/oder die Entfernung der Projektionsvorrichtung zu einem Reflexionsbereich zu wenigstens zwei Projektionszeiten bestimmt. Die Bestimmung der Entfernung erfolgt bevorzugt mittels einer Laufzeit-Messung mit der Fotodiode und mit der Kontrolleinheit.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird aus der ermittelten Entfernung zu dem jeweiligen Reflexionsbereich mittels der Kontrolleinheit die für eine, insbesondere 1:1, maßstabsgetreue Darstellung am Ort des jeweiligen Reflexionsbereichs benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls ermittelt. Ferner wird mittels der Kontrolleinheit das für die benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung benötigte Steuersignal ermittelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird mittels der Kontrolleinheit das benötigte Steuersignal erzeugt und die Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls geändert. Diese Änderung der Ausbreitungsrichtung ist bevorzugt so groß wie die ermittelte benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Projektionsbild während der Bestimmung der Entfernung zu den Reflexionsbereichen, der Ermittlung des benötigten Steuersignals und der benötigten Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls und der Erzeugung des benötigten Steuersignals zur Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls das Projektionsbild erzeugt. Die Bestimmung der Entfernung zu den Reflexionsbereichen erfolgt also während der, bevorzugt kontinuierlichen, Erzeugung des Projektionsbildes.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Erzeugung eines maßstabsgetreuen, insbesondere eines 1:1 maßstabsgetreuen, Projektionsbildes mit der Projektionsvorrichtung umfasst dieses die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden zumindest zweidimensionalen Größe des zu projizierenden Bildes,
b) Bestimmung der Entfernung der Projektionsvorrichtung zu wenigstens zwei Reflexionsbereichen der Projektionsfläche und/oder der Entfernung der Projektionsvorrichtung zu einem Reflexionsbereich zu wenigstens zwei unterschiedlichen Projektionszeiten,
c) Bestimmung der für eine maßstabsgetreue, insbesondere für eine 1:1 maßstabsgetreue, Darstellung am Ort des jeweiligen Reflexionsbereiches benötigten Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls und des benötigten Steuersignals mit der Kontrolleinheit,
d) Erzeugung des Steuersignals mit der Kontrolleinheit und Änderung der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls, wobei während der Schritte b) bis d) das Projektionsbild erzeugt wird.

Bevorzugt werden die Verfahrensschritte hierbei in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt und zumindest teilweise wiederholt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Bestimmung des benötigten Steuersignals mit der Kontrolleinheit in Schritt c) die folgenden weiteren Schritte:

– Einmalige Bestimmung des für eine maßstabsgetreue, insbesondere für eine 1:1 maßstabsgetreue, Darstellung des zu projizierenden Bildes benötigten horizontalen und/oder des benötigten vertikalen Abstands zweier benachbarter Bildpunkte des Projektionsbildes,
– Bestimmung einer benötigten horizontalen und/oder einer benötigten vertikalen Verkippung des Spiegels der abbildenden Vorrichtung aus der Entfernung der Projektionsvorrichtung zu dem Reflexionsbereich und aus dem benötigten vertikalen und/oder dem benötigten horizontalen Abstand zweier benachbarter Bildpunkte,
– Bestimmung der für die benötigte horizontale und/oder vertikale Verkippung benötigten mechanischen Bewegung zumindest eines Dreharms des zumindest einen Galvanometers der abbildenden Vorrichtung,
– Bestimmung des für die benötigte mechanische Bewegung des zumindest einen Dreharms benötigten Steuersignals. Die Schritte werden bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt und zumindest teilweise wiederholt.

Die Erzeugung der maßstabsgetreuen, insbesondere der 1:1 maßstabsgetreuen, Darstellung kann also durch eine entsprechende Verkippung des Spiegels der abbildenden Vorrichtung mittels des zumindest einen Dreharms des Galvanometers erfolgen. Beispielsweise wird bei einer größeren Entfernung zu dem zumindest einen Reflexionsbereich der Projektionsfläche eine geringere Verkippung gewählt als bei einer kleineren Entfernung. Bei einer größeren Entfernung kann dann beispielsweise eine geringere Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls mit dem Spiegel hervorgerufen werden. Vorliegend handelt es sich bei der Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls um eine Ablenkung des Projektionslaserstrahls um einen Ablenkwinkel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen des zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden Größe in Schritt a) mit den folgenden Schritten:

– Bereitstellen eines Codes, in den eine Verknüpfung zu dem zu projizierenden Bild und der zu projizierenden Größe kodiert ist,
– Auslesen des Codes mit der Lesevorrichtung,
– Nachfolgen der Verknüpfung und Speichern des zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden Größe in der Kontrolleinheit.

Beispielsweise wird der Code in einem Katalog, auf einer Internetseite und/oder auf einem mitunter öffentlich zugänglichen Schild zur Verfügung gestellt. Ferner kann der Code auf einem Preisschild in einem Laden aufgebracht sein. Der Code wird bevorzugt mit der Lesevorrichtung der Projektionsvorrichtung ausgelesen. In dem Code ist beispielsweise eine Verknüpfung zu einer Internetseite und/oder zu einem per Internet zugänglichen Server kodiert. Auf der Internetseite und/oder dem Server ist dann beispielsweise das zu projizierende Bild und dessen zu projizierende Größe gespeichert. Der Verknüpfung kann beispielsweise mit einem mobilen Endgerät nachgefolgt werden und das zu projizierende Bild und die zu projizierende Größe können in dem mobilen Endgerät, bevorzugt in der in dem mobilen Endgerät enthaltenen Kontrolleinheit, gespeichert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Bereitstellen des zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden Größe in Schritt a) mit den folgenden Schritten:

– Bereitstellen eines externen Objektes,
– Erzeugen des zu projizierenden Bildes mittels digitaler Abbildung des externen Objektes mit der Lesevorrichtung,
– Bestimmung der zu projizierenden Größe des zu projizierenden Bildes mittels der Projektionsvorrichtung.

Beispielsweise erfolgt die digitale Abbildung des externen Objektes mittels Abfotografierens mit der Digitalkamera eines mobilen Endgeräts, das die Projektionsvorrichtung umfasst. Hierdurch wird ein digitales Bild des externen Objektes zur Verfügung gestellt. Das digitale Bild dient anschließend als zu projizierendes Bild.
Ferner ist es möglich, während und/oder nach dem digitalen Abbilden mit der Lesevorrichtung die Größe des externen Objektes in zumindest zwei Dimensionen mit der Projektionsvorrichtung zu bestimmen. Die Größe des Objektes in den zumindest zwei Dimensionen dient anschließend als zu projizierende Größe des Projektionsbildes. Die Größe des Objektes in zumindest zwei Dimensionen kann aus der Entfernung der Projektionsvorrichtung zu zumindest zwei Reflexionsbereichen und der horizontalen und/oder vertikalen Änderung der Ausbreitungsrichtung des Projektionslaserstrahls beim Übergang zwischen den zumindest zwei Reflexionsbereichen ermittelt werden. Dies ermöglicht es, sowohl ein zu projizierendes Bild eines externen Objektes als auch die zu projizierende Größe des externen Objektes digital zur Verfügung zu stellen und anschließend mittels der Projektionsvorrichtung zu projizieren.
Ferner ist es möglich, mittels der Projektionsvorrichtung die dreidimensionale Größe des externen Objektes zu bestimmen. Beispielsweise kann hierbei die jeweilige Entfernung zu einer Vielzahl von Reflexionsbereichen auf der Oberfläche des externen Objektes bestimmt werden. Bevorzugt verändert sich die absolute Position im Raum des externen Objektes und/oder der Projektionsvorrichtung hierbei nicht. Dies ermöglicht es beispielsweise, ein dreidimensionales digitales Modell des externen Objektes zu erstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei dem zu projizierenden Bild um das Bild eines Einrichtungsgegenstands. Beispielsweise können Einrichtungsgegenstände in einer Wohnung abfotografiert werden und deren Größe mittels der Projektionsvorrichtung bestimmt werden. Bei dem Einrichtungsgegenstand kann es sich um ein Möbelstück handeln. Ferner handelt es sich bei der Projektionsfläche um eine Zimmerwand.
Beispielsweise kann das zu projizierende Bild in einem Katalog eines Möbelherstellers und/oder an einem Preisschild eines Einrichtungsgegenstands in einem Möbelladen als Code, wie beispielsweise ein Quick Response Code, ein Matrixcode, ein Barcode und/oder ein Strichcode, zur Verfügung gestellt werden.
Allgemein kann aus den zumindest zweidimensionalen Abmessungen des Einrichtungsgegenstands und aus der Entfernung der Projektionsvorrichtung zu der Zimmerwand der Einrichtungsgegenstand 1:1 maßstabsgetreu an einer Wand abgebildet werden. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, ohne ein Abmessen des Einrichtungsgegenstands und/oder der Zimmerwand mittels der Projektion des Projektionsbildes des Einrichtungsgegenstandes an die Zimmerwand eine mögliche Einrichtung eines Zimmers mit dem Einrichtungsgegenstand zu überprüfen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens handelt es sich bei den zumindest zwei Reflexionsbereichen um Bereiche auf zwei zueinander quer verlaufenden Zimmerwänden. Die Projektionsfläche verläuft also über eine Ecke eines Zimmers. Mittels der hier beschriebenen Projektionsvorrichtung beziehungsweise mittels des hier beschriebenen Verfahrens ist es somit möglich, ein 1:1 maßstabsgetreues Projektionsbild eines Gegenstands auf einer nicht ebenen Projektionsfläche, die bevorzugt schräg und/oder quer zueinander verlaufende Bereiche aufweist, zu erzeugen. Ferner ist es möglich, die Unebenheit einer Projektionsfläche mittels der Projektionsvorrichtung zu bestimmen und beispielsweise ein dreidimensionales Modell der Projektionsfläche zu erstellen.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung sowie das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil mit einer mit einem Verfahren hergestellten Beschichtung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die 1 zeigt eine schematische Skizze einer Projektionsvorrichtung und eines Verfahrens zur Erzeugung eines Projektionsbildes.
Die 2, 3 und 4 zeigen schematische Darstellungen zur Erläuterung eines Verfahrens zur Erzeugung eines Projektionsbildes.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Anhand der schematischen Skizze der 1 sind eine hier beschriebene Projektionsvorrichtung 1 und ein hier beschriebenes Verfahren zur Erzeugung eines Projektionsbildes 32 auf einer Projektionsfläche 3, 3‘ näher erläutert. Die Projektionsvorrichtung 1 umfasst eine Lichtquelle 10. Die Lichtquelle 10 weist eine erste Laserdiode 101, die eine blaue Strahlung 211 erzeugt, eine zweite Laserdiode 102, die eine grüne Strahlung 212 erzeugt, und eine dritte Laserdiode 103, die eine rote Strahlung 213 erzeugt, auf. Die Lichtquelle 10 umfasst ferner eine IR-Laserdiode 104, die eine Infrarot-Laserstrahlung 22 erzeugt.
Mittels zumindest einer Sekundäroptik 105 werden die blaue Strahlung 211, die grüne Strahlung 212, die rote Strahlung 213 und die Infrarot-Laserstrahlung 22 zu einem einzigen Projektionslaserstrahl 2 überlagert. Die Sekundäroptik 105 kann beispielsweise Wellenlängen-Filter, Strahlteiler, Spiegel, dichroitische Spiegel, Pellikel-Strahlteiler und/oder ähnlich wirkende optische Elemente enthalten.
Die Projektionsvorrichtung 1 umfasst ferner eine abbildende Vorrichtung 14. Die abbildende Vorrichtung 14 umfasst einen Spiegel 141 und zwei Dreharme 142, 143 eines Galvanometers (in den Figuren nicht gezeigt). Mittels der Dreharme 142, 143 kann eine Verkippung des Spiegels 141 erzeugt werden. Eine Verkippung des Spiegels 141 hat eine Änderung der Ausbreitungsrichtung α₁, α₂ – vorliegend Ablenkungen um Ablenkwinkel α₁, α₂ – des Projektionslaserstrahls 2 zur Folge. Die abbildende Vorrichtung 14 ist dazu eingerichtet, mittels einer Änderung der Ausbreitungsrichtung α₁, α₂ ein Projektionsbild 32 auf der Projektionsfläche 3, 3‘ zu erzeugen. Die Projektionsfläche 3, 3‘ kann hierbei eine zeitlich variable Entfernung L, L‘ zu der Projektionsvorrichtung aufweisen.
Die Projektionsvorrichtung 1 umfasst zudem eine Fotodiode 12 und eine Kontrolleinheit 13. Die Fotodiode 12 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit zumindest eines Reflexionsstrahls 4 ein Fotodiodensignal 121 zu erzeugen. Das Fotodiodensignal 121 wird an den Signal-Eingang 131 der Kontrolleinheit 13 weitergeleitet. Die Kontrolleinheit 13 erzeugt ferner ein Steuersignal 133, das an dem Signal-Ausgang 132 abgegriffen werden kann. Das Steuersignal 133 wird in Abhängigkeit von dem Fotodiodensignal 121 erzeugt. Bevorzugt erzeugt die Fotodiode mehrere Fotodiodensignale 121 in Abhängigkeit mehrerer Reflexionsstrahlen 4 und die Kontrolleinheit 13 erzeugt mehrere Steuersignale 133.
Gemäß der schematischen Darstellung der 2 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines maßstabsgetreuen, insbesondere eines 1:1 maßstabsgetreuen, Projektionsbildes 32 mit der Projektionsvorrichtung 1 näher erläutert. Die 2 zeigt eine Frontansicht einer Projektionsfläche 3, auf die mittels der Projektionsvorrichtung 1 ein Projektionsbild 32 projiziert wird. Das Projektionsbild 32 umfasst eine Vielzahl von Bildpunkten 31. Die Bildpunkte 31 weisen einen für die insbesondere 1:1 maßstabsgetreue Darstellung des Projektionsbildes 32 benötigten horizontalen Abstand d1 beziehungsweise einen benötigten vertikalen Abstand d2 auf.
Die Projektionsvorrichtung 1 ist vor der Projektionsfläche 3 angeordnet. Das Projektionsbild 32 wird mittels schneller Änderung der Ausbreitungsrichtung α₁, α₂ des Projektionslaserstrahls 2 Bildpunkt 31 für Bildpunkt 31 erzeugt. Der Projektionslaserstrahl 2 wird zumindest teilweise in Reflexionsbereichen 411, 412 der Projektionsfläche 3 reflektiert. Die reflektierten Teile des Projektionslaserstrahls 2 bilden Reflexionsstrahlen 4. Mittels der Reflexionsstrahlen 4 wird die jeweilige Entfernung L, L‘ zu den Reflexionsbereichen 411, 412 mit einer Laufzeitmessung ermittelt.
Anhand der ermittelten Entfernung L, L‘ zu den Reflexionsbereichen 411, 412 ist es möglich, die für die 1:1 maßstabsgetreue Darstellung benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung α₁, α₂ zu ermitteln. Beispielsweise entspricht ein benötigter horizontaler Abstand d1 zwischen zwei Bildpunkten einem ersten Ablenkwinkel α₂.
Gemäß der schematischen Darstellung der 3 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines maßstabsgetreuen, insbesondere eines 1:1 maßstabsgetreuen, Projektionsbildes 32 mit der Projektionsvorrichtung 1 näher erläutert. In der 2 weist die gesamte Projektionsfläche 3, 3‘ zu unterschiedlichen Zeiten t1, t2 unterschiedliche Entfernungen L, L‘ zu der Projektionsvorrichtung 1 auf. Beispielsweise weist die Projektionsfläche 3 zu einem ersten Zeitpunkt t1 einen größeren Abstand L und zu einem zweiten Zeitpunkt t2 einen kleineren Abstand L‘ zur Projektionsvorrichtung 1 auf. Beispielsweise wurde hierzu die Projektionsvorrichtung 1 auf die Projektionsfläche 3 zubewegt.
Der zur insbesondere 1:1 maßstabsgetreuen Darstellung des Projektionsbildes 32 benötigten horizontale und/oder vertikale Abstand d1, d2 zwischen zwei Bildpunkten 31 des Projektionsbildes 32 ist bei beiden Entfernungen L, L‘, also zu beiden Zeitpunkten t1, t2, gleich. Dementsprechend wird zum zweiten Zeitpunkt t2 eine größere Änderung der Ausbreitungsrichtung α₁, α₂ als zum ersten Zeitpunkt t1 benötigt. Die Ablenkung α₁, α₂ des Projektionslaserstrahls 2 wird also in Abhängigkeit von der Entfernung L, L‘ zu der Projektionsfläche 3, 3‘ variiert.
Gemäß der schematischen Darstellung der 4 ist ein Verfahren zur Erzeugung eines maßstabsgetreuen, insbesondere eines 1:1 maßstabsgetreuen, Projektionsbildes 32 mit der Projektionsvorrichtung 1 näher erläutert. Das Projektionsbild 32 wird vorliegend auf eine Projektionsfläche 3, 3‘, die zwei zueinander quer verlaufende Bereiche 3, 3‘ aufweist, projiziert. Beispielsweise handelt es sich bei den zwei Bereichen 3, 3‘ um zwei zueinander quer verlaufende Zimmerwände.
Die Projektionsvorrichtung 1 weist zu einem ersten Reflexionsbereich 411 in dem ersten Bereich 3 der Projektionsfläche 3, 3‘ eine erste Entfernung L auf. Zu einem zweiten Reflexionsbereich 412 in dem zweiten Bereich 3‘ der Projektionsfläche 3, 3‘ weist die Projektionsvorrichtung 1 eine zweite Entfernung L‘ auf. Die für eine insbesondere 1:1 maßstabsgetreue Darstellung des Projektionsbildes 32 benötigte Änderung der Ausbreitungsrichtung α₁, α₂, also die benötigte Ablenkung α₁, α₂, des Projektionslaserstrahls 2 wird mittels der Kontrolleinheit 13 und der Fotodiode 14 der Projektionsvorrichtung 1 ermittelt und mittels des Steuersignals 133 umgesetzt. Mittels einer hier beschriebenen Projektionsvorrichtung 1 wird somit auch insbesondere 1:1 maßstabsgetreue Darstellung auch auf einer stark unebenen Projektionsfläche 3, 3‘ ermöglicht.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Projektionsvorrichtung (1) zur Erzeugung eines Projektionslaserstrahls (2), der eine sichtbare Laserstrahlung umfasst (211, 212, 213), mit – einer Lichtquelle (10), die die sichtbare Laserstrahlung (211, 212, 213) emittiert, – einer abbildenden Vorrichtung (14), die dazu eingerichtet ist, mittels einer Änderung der Ausbreitungsrichtung (α₁, α₂) des Projektionslaserstrahls (2) ein Projektionsbild (32) auf einer Projektionsfläche (3) zu erzeugen, – zumindest einer Fotodiode (12), die dazu eingerichtet ist, unterschiedliche Reflexionsstrahlen (4), die einen Teil des an der Projektionsfläche (3) zu unterschiedlichen Projektionszeiten (t1, t2) und/oder in unterschiedlichen Reflexionsbereichen (411, 412) des Projektionsbildes (32) reflektierten Projektionsstrahl (4) umfassen, zu detektieren und entsprechende Fotodiodensignale (121) zu erzeugen, und – eine elektronische Kontrolleinheit (13), die dazu eingerichtet ist, die abbildende Vorrichtung (4) und/oder die Lichtquelle in Abhängigkeit von den Fotodiodensignalen (121) mittels Steuersignalen (133) anzusteuern.
Projektionsvorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Lichtquelle (10) zumindest eine IR-Laserdiode (104) umfasst, die dazu eingerichtet ist, eine monochromatische Infrarot-Laserstrahlung (22) zu emittieren.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lichtquelle (10) zumindest eine Sekundäroptik (105) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Strahlengänge in der Lichtquelle (10) erzeugter Laserstrahlen (211, 212, 213, 214) im Rahmen der Herstellungstoleranzen zu einem einzigen polychromatischen Projektionslaserstrahl (2) zu überlagern.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Projektionslaserstrahl (2) die Infrarot-Laserstrahlung (22) und jeder Reflexionsstrahl (4) zumindest einen Teil der Infrarot-Laserstrahlung (22) umfasst und die Fotodiode (12) dazu eingerichtet ist, besagten Teil der Infrarot-Laserstrahlung (22) zu detektieren.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die abbildende Vorrichtung (14) zumindest einen Spiegel (141) und zumindest ein Galvanometer umfasst, wobei – der Spiegel (141) dazu eingerichtet ist, den auf den Spiegel (141) auftreffenden Projektionslaserstrahl (2) auf die Projektionsfläche (3) abzulenken, – das Galvanometer eine mechanische Bewegung in Abhängigkeit von einem Steuersignal (133) der Kontrolleinheit (13) erzeugt und – die mechanische Bewegung des zumindest einen Galvanometers eine vertikale Verkippung und/oder eine horizontale Verkippung des Spiegels bewirkt.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der nur die Reflexionsstrahlen (4) das Fotodiodensignal (121) erzeugen.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Kontrolleinheit (13) dazu eingerichtet ist, ein Steuersignal (133) zur Ansteuerung der Lichtquelle (10) und/oder der abbildenden Vorrichtung (14) für eine maßstabsgetreue, insbesondere eine 1:1 maßstabsgetreue, Darstellung des Projektionsbildes (32) auf der Projektionsfläche (3) bei variierender Entfernung (L) der Projektionsvorrichtung (1) zu der Projektionsfläche (3) und/oder zu den Reflexionsbereichen (411, 412) zu generieren.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Kontrolleinheit (13) dazu eingerichtet ist, – aus der Laufzeit jedes Reflexionsstrahls (4) die Entfernung (L) der Projektionsvorrichtung (1) zu den Reflexionsbereichen (411, 412) der Projektionsfläche (3) zum jeweiligen Zeitpunkt (t1, t2) der Reflexion zu bestimmen, – aus der Entfernung (L) zu dem Reflexionsbereich (411, 412) eine für die maßstabsgetreue Darstellung des Projektionsbildes (32) in den Reflexionsbereichen (411, 412) benötigte Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung (α₁, α₂) des Projektionslaserstrahls (2) zu bestimmen und – das für die benötigte vertikale und/oder horizontale Änderung der Ausbreitungsrichtung (α₁, α₂) benötigte Steuersignal (133) zu generieren und an die bilderzeugende Vorrichtung (14) auszugeben.
Projektionsvorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei der die Kontrolleinheit (13) dazu eingerichtet ist, – aus der Entfernung (L) zu dem Reflexionsbereich (411, 412) und der benötigten Änderung der vertikalen und/oder horizontalen Ausbreitungsrichtung (α₁, α₂) des Projektionslaserstrahls (2) eine benötigte vertikale und/oder horizontale Verkippung des Spiegels (141) der abbildenden Vorrichtung (14) und – ein zum Erzeugen dieser Verkippung benötigtes Steuersignal (133) zu bestimmen und das benötigte Steuersignal (133) an die abbildende Vorrichtung (14) auszugeben.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Lichtquelle (10) zumindest drei Laserdioden (101, 102, 103) umfasst, wobei eine erste Laserdiode (101) eine blaue Strahlung (211), eine zweite Laserdiode (102) eine grüne Strahlung (212) und eine dritte Laserdiode (103) eine rote Strahlung (213) emittiert.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Lichtquelle (10) zumindest drei weitere Laserdioden umfasst, wobei – eine erste weitere Laserdiode eine blaue senkrechte Strahlung, eine zweite weitere Laserdiode eine grüne senkrechte Strahlung und eine dritte weitere Laserdiode eine rote senkrechte Strahlung emittiert und – die Polarisationsrichtung der blauen senkrechten Strahlung, der grünen senkrechten Strahlung beziehungsweise der roten senkrechten Strahlung jeweils senkrecht auf der Polarisationsrichtung der blauen Strahlung (211), der grünen Strahlung (212) beziehungsweise der roten Strahlung (213) steht.
Projektionsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend eine Lesevorrichtung die dazu eingerichtet ist, einen Code, wie zum Beispiel einen Strichcode, einen Balkencode, einen Matrixcode und/oder einen Quick Response Code, zu lesen und eine in dem Code kodierte Information zu verarbeiten und/oder die dazu eingerichtet ist, ein digitales Bild eines externen Objekts mittels digitaler Abbildung zu erzeugen.
Verfahren zur Erzeugung eines maßstabsgetreuen, insbesondere eines 1:1 maßstabsgetreuen, Projektionsbildes mit einer Projektionsvorrichtung (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden zumindest zweidimensionalen Größe des zu projizierenden Bildes, b) Bestimmung der Entfernung (L) der Projektionsvorrichtung (1) zu wenigstens zwei Reflexionsbereichen der Projektionsfläche (3, 3‘) und/oder der Entfernung (L) der Projektionsvorrichtung (1) zu einem Reflexionsbereich (411, 412) zu wenigstens zwei unterschiedlichen Projektionszeiten (t1, t2), c) Bestimmung der für eine maßstabsgetreue, insbesondere für eine 1:1 maßstabsgetreue, Darstellung am Ort des jeweiligen Reflexionsbereiches (411, 412) benötigten Änderung der Ausbreitungsrichtung (α₁, α₂) des Projektionslaserstrahls (2) und des benötigten Steuersignals (133) mit der Kontrolleinheit (13), d) Erzeugung des Steuersignals (133) mit der Kontrolleinheit (13) und Änderung der Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls (α₁, α₂), wobei während der Schritte b) bis d) das Projektionsbild (32) erzeugt wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Bestimmung des benötigten Steuersignals (133) mit der Kontrolleinheit (13) in Schritt c) die folgenden weiteren Schritte umfasst: – Einmalige Bestimmung des für eine maßstabsgetreue, insbesondere für eine 1:1 maßstabsgetreue, Darstellung des zu projizierenden Bildes benötigten horizontalen und/oder des benötigten vertikalen Abstands (d1, d2) zweier benachbarter Bildpunkte (31) des Projektionsbildes (32), – Bestimmung einer benötigten horizontalen und/oder einer benötigten vertikalen Verkippung des Spiegels (141) der abbildenden Vorrichtung (14) aus der Entfernung (L) der Projektionsvorrichtung (1) zu dem Reflexionsbereich (411, 412) und aus dem benötigten vertikalen und/oder dem benötigten horizontalen Abstand (d1, d2) zweier benachbarter Bildpunkte (31), – Bestimmung der für die benötigte horizontale und/oder vertikale Verkippung benötigten mechanischen Bewegung zumindest eines Dreharms (142, 143) des zumindest einen Galvanometers der abbildenden Vorrichtung, – Bestimmung des für die benötigte mechanische Bewegung des zumindest einen Dreharms (142, 143) benötigten Steuersignals (133).
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bereitstellen des zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden Größe in Schritt a) mit den folgenden Schritten erfolgt: – Bereitstellen eines Codes, in den eine Verknüpfung zu dem zu projizierenden Bild und der zu projizierenden Größe kodiert ist, – Auslesen des Codes mit der Lesevorrichtung, – Nachfolgen der Verknüpfung und Speichern des zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden Größe in der Kontrolleinheit.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bereitstellen des zu projizierenden Bildes und der zu projizierenden Größe in Schritt a) mit den folgenden Schritten erfolgt: – Bereitstellen eines externen Objektes, – Erzeugen des zu projizierenden Bildes mittels digitaler Abbildung des externen Objektes mit der Lesevorrichtung, – Bestimmung der zu projizierenden Größe des zu projizierenden Bildes mittels der Projektionsvorrichtung.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei dem zu projizierenden Bild um das Bild eines Einrichtungsgegenstands und bei der Projektionsfläche (3) um eine Zimmerwand handelt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei es sich bei den zumindest zwei Reflexionsbereichen (411, 412) um Bereiche auf zwei zueinander quer verlaufenden Zimmerwänden (3, 3‘) handelt.