LASERPROJEKTIONSVORRICHTUNG, VERFAHREN ZUM BETRIEB DAFÜR

UND LASERPROJEKTOR

Stand der Technik

Es ist bereits eine Laserprojektionsvorrichtung mit zumindest einer Laserdiode zu einer Erzeugung zumindest eines Laserstrahls und mit zumindest einem beweg baren Spiegelelement zu einer Ablenkung des zumindest einen Laserstrahls, vorgeschlagen worden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Laserprojektionsvorrichtung mit zumindest einer Laserdiode zu einer Erzeugung zumindest eines Laserstrahls und mit zumindest einem bewegbaren Spiegelelement zu einer Ablenkung des zumindest einen Laserstrahls.

Es wird vorgeschlagen, dass die Laserprojektionsvorrichtung zumindest eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit umfasst, welche dazu eingerichtet ist, eine Helligkeit des zumindest einen Laserstrahls in Abhängigkeit von einer relati ven Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls zu steuern und/oder zu regeln.

Die Laserdiode erzeugt vorzugsweise einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem für ein menschliches Auge sichtbaren Spektralbereich eines elektromag netischen Frequenzspektrums. Bevorzugt erzeugt die Laserdiode einen Laser strahl mit einer Frequenz aus einem roten Spektralbereich des elektromagneti schen Frequenzspektrums, aus einem grünen Spektralbereich des elektromag- netischen Frequenzspektrums oder aus einem blauen Spektralbereich des elekt romagnetischen Frequenzspektrums. Bevorzugt kann die Laserprojektionsvor richtung eine Vielzahl von Laserdioden aufweisen. Besonders bevorzugt kann die Laserprojektionsvorrichtung genau drei Laserdioden aufweisen, wobei eine erste der drei Laserdioden einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem roten Spektralbereich des elektromagnetischen Frequenzspektrums erzeugt, wobei eine zweite der drei Laserdioden einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem grünen Spektralbereich des elektromagnetischen Frequenzspektrums erzeugt und wobei eine dritte der drei Laserdioden einen Laserstrahl mit einer Frequenz aus einem blauen Spektralbereich des elektromagnetischen Frequenzspektrums erzeugt.

Unter einem„Spiegelelement“ soll insbesondere ein für elektromagnetische Strahlung, insbesondere für ein menschliches Auge sichtbare elektromagneti sche Strahlung, reflektives Element verstanden werden. Insbesondere ist das Spiegelelement in einem Bereich des elektromagnetischen Frequenzspektrums reflektiv, in dem die Laserprojektionsvorrichtung elektromagnetische Strahlung aussendet. Das Spiegelelement ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem elektromagnetische Strahlung reflektierenden Material gebildet. Das Spiegelele ment kann insbesondere zumindest teilweise aus einem Gold, einem Silber, ei nem Silizium oder aus einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinen den, elektromagnetische Strahlung reflektierenden Material gebildet sein. Alter nativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Spiegelelement eine elektromagneti sche Strahlung reflektierende Beschichtung auf einer Oberfläche des Spie gelelements aufweist. Die Beschichtung kann vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Gold, einem Silber, einem Silizium oder aus einem anderen, einem Fachmann als sinnvoll erscheinenden, elektromagnetische Strahlung reflektie renden Material gebildet sein. Für einen besonders hohen Reflexionsgrad kann das Spiegelelement zusätzlich bevorzugt eine polierte, besonders bevorzugt eine hochglanzpolierte Oberfläche aufweisen. Das Spiegelelement ist vorzugsweise als ein Horizontalspiegel ausgebildet, welcher in der Laserprojektionsvorrichtung dazu eingerichtet ist, horizontale Zeilen zumindest eines Bilds zu projizieren. Das Spiegelelement ist vorzugsweise um eine Bewegungsachse des Spiegelelements bewegbar gelagert. Unter einer„horizontalen“ Richtung soll insbesondere eine Richtung verstanden werden, welche sich zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Bewegungs achse des Spiegelelements erstreckt. Der Ausdruck„im Wesentlichen senkrecht“ soll hier insbesondere eine Ausrichtung der Richtung relativ zu der Bewegungs achse des Spiegelelements definieren, wobei die Richtung und die Bewegungs achse des Spiegelelements, insbesondere in einer Ebene betrachtet, einen Win kel von 90° einschließen und der Winkel eine maximale Abweichung von insbe sondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist.

Das Spiegelelement ist vorzugsweise dazu eingerichtet, zumindest einen Laser strahl abzulenken. Unter„eingerichtet“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion eingerichtet ist, soll insbesondere verstanden wer den, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwen- dungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Durch die Ablenkung des Laserstrahls kann vorzugsweise zumindest ein Bild auf eine Projektionsflä che projiziert werden.

Unter einer„Steuerungs- und/oder Regelungseinheit“ soll insbesondere eine Ein heit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer„Steue relektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Be triebsprogramm verstanden werden. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Helligkeit des Laserstrahls in Abhängig keit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls zu steuern und/oder zu regeln. Zu einer Steuerung und/oder Regelung der Helligkeit des Laserstrahls ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit vorzugsweise mit der Laserdiode verbunden, insbesondere elektrisch leitend verbunden. Die Steue rungs- und/oder Regelungseinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, eine opti sche Ausgangsleistung der Laserdiode abhängig von der relativen Ablenkge schwindigkeit des Laserstrahls zu steuern und/oder zu regeln. Insbesondere ent spricht die optische Ausgangsleistung der Laserdiode einer Leistung des Laser strahls und ist vorzugsweise proportional zu der Helligkeit des Laserstrahls. Unter einer„relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls“ soll insbesondere eine Geschwindigkeit eines durch den Laserstrahl auf einer Projektionsfläche erzeugten Laserspots an einem Punkt auf einer Ebene der Projektionsfläche rela tiv zu einer Geschwindigkeit des Laserspots an einem anderen Punkt auf der Ebene der Projektionsfläche verstanden werden. Vorzugsweise ist der Laserspot als ein Schnittpunkt des Laserstrahls mit der Projektionsfläche ausgebildet. Vor zugsweise ist eine absolute Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls für die Steuerung und/oder Regelung der Helligkeit des Laserstrahls irrelevant. Bevor zugt ist die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls abhängig von einer relativen Winkelgeschwindigkeit des Spiegelelements, insbesondere näherungs weise proportional zu der relativen Winkelgeschwindigkeit des Spiegelelements.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Laserprojektionsvorrichtung kann vorteilhaft die Helligkeit des Laserstrahls in Abhängigkeit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls gesteuert und/oder geregelt werden. Vorteilhaft können Helligkeitsunterschiede aufgrund von Unterschieden in der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls in zumindest einem projizierten Bild ausgeglichen werden. Vorteilhaft kann eine homogene Helligkeitsverteilung in dem zumindest einen projizierten Bild erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Laserprojektionsvorrichtung mit einer korrekten Helligkeitswiedergabe von Bild material bereitgestellt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit dazu eingerichtet ist, die Helligkeit des zumindest einen Laser strahls in Abhängigkeit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls derart zu steuern und/oder zu regeln, dass eine Helligkeitsver teilung entlang einer Trajektorie des zumindest einen Laserstrahls homogen ist. Unter einer„Trajektorie des Laserstrahls“ soll insbesondere ein Verlauf des durch den Laserstrahl erzeugten Laserspots auf der Projektionsfläche zu einer Projekti on eines Bilds verstanden werden. Vorzugsweise kann bei einer homogenen Helligkeitsverteilung entlang der Trajektorie des Laserstrahls ein zu projizieren des Bild, welches eine homogene Helligkeitsverteilung aufweist, durch die Laser projektionsvorrichtung auf der Projektionsfläche mit einer homogenen Helligkeits verteilung dargestellt werden. Ein Bild wird durch die Laserprojektionsvorrichtung vorzugsweise zeilenweise auf der Projektionsfläche aufgebaut. Der Laserstrahl wird durch das Spiegelelement vorzugsweise in horizontalen Zeilen, welche ver tikal zueinander versetzt sind, über die Projektionsfläche gerastert. Vorzugsweise umfasst ein Bild eine Vielzahl von vertikal zueinander versetzten horizontalen Zeilen.

Eine Rasterung erfolgt vorzugsweise mit einer schnellsten relativen Ablenkge schwindigkeit des Laserstrahls. An einem Anfang einer Zeile beschleunigt das Spiegelelement den Laserstrahl vorzugsweise auf die schnellste relative Ablenk geschwindigkeit. An einem Ende einer Zeile bremst das Spiegelelement vor zugsweise ab. Insbesondere wird der Laserstrahl auf eine relative Ablenkge schwindigkeit langsamer als die schnellste relative Ablenkgeschwindigkeit abge bremst. In Bereichen, in denen die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laser strahls langsamer als die schnellste relative Ablenkgeschwindigkeit ist, wird die Projektionsfläche insbesondere länger durch den Laserstrahl beleuchtet als in den Bereichen, in denen sich der Laserstrahl mit der schnellsten relativen Ab lenkgeschwindigkeit bewegt. Die Bereiche, in denen sich der Laserstrahl mit der schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit bewegt, erscheinen auf der Projekti onsfläche insbesondere dunkler als die Bereiche, in denen sich der Laserstrahl mit einer relativen Ablenkgeschwindigkeit bewegt, welche langsamer als die schnellste relative Ablenkgeschwindigkeit ist. Insbesondere entsteht eine inho mogene Helligkeitsverteilung entlang der Trajektorie des zumindest einen Laser strahls. Vorzugsweise kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit die Hel ligkeit des Laserstrahls in Abhängigkeit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls derart steuern und/oder regeln, dass eine Inhomogenität der Helligkeitsverteilung ausgeglichen wird. Vorzugsweise kann die Steuerungs und/oder Regelungseinheit in dem Bereich, in dem sich der Laserstrahl mit der schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit bewegt, die Helligkeit des Laser strahls erhöhen und/oder kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit in den Bereichen, in denen sich der Laserstrahl mit einer relativen Ablenkgeschwin digkeit bewegt, welche langsamer als die schnellste relative Ablenkgeschwindig keit ist, die Helligkeit des Laserstrahls reduzieren. Unter einem„Bereich“ kann insbesondere eine Abfolge mehrerer Punkte entlang einer Zeile mit einer gleich bleibenden relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls oder ein einzelner Punkt entlang einer Zeile mit einer von benachbarten Punkten entlang der Zeile verschiedenen relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls verstanden werden. Insbesondere kann der Bereich, in dem sich der Laserstrahl mit einer schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit bewegt, als ein einzelner Punkt in der Mitte der Zeile ausgebildet sein. Insbesondere kann der Laserstrahl von ei nem Anfang der Zeile bis unmittelbar zu dem Punkt in der Mitte der Zeile be schleunigt werden und unmittelbar ab dem Punkt in der Mitte der Zeile bis zu einem Ende der Zeile abgebremst werden. Insbesondere kann ein Verlauf der Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls entlang der Zeile in diesem Fall als si nusförmig beschrieben werden. Insbesondere kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit die Helligkeit des Laserstrahls an jedem Punkt entlang der Zei le derart steuern und/oder regeln, dass die Helligkeitsverteilung entlang der Trajektorie des Laserstrahls homogen ist. Vorteilhaft kann eine homogene Hellig keitsverteilung entlang der Trajektorie des Laserstrahls erreicht werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Steuerungs- und/oder Re gelungseinheit dazu eingerichtet ist, die relative Ablenkgeschwindigkeit des zu mindest einen Laserstrahls mittels zumindest einer ersten Ableitung zumindest einer Warping-Funktion, insbesondere eines Warping-Polynoms, der Steuerungs und/oder Regelungseinheit, welches eine Verzerrung eines Bildfelds, in dem sich die Trajektorie des zumindest einen Laserstrahls befindet, beschreibt, zu ermit teln. Vorzugsweise wird die Warping-Funktion durch ein Polynom, insbesondere durch das Warping-Polynom, repräsentiert. Alternativ ist vorstellbar, dass die Warping-Funktion durch eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende mathematische Funktion repräsentiert wird. Unter einem„Polynom“ soll insbe sondere eine mathematische Funktion verstanden werden, welche Vielfache von Potenzen zumindest einer Variablen summiert. Vorzugsweise ist das Warping- Polynom als ein zweidimensionales Polynom ausgebildet. Die Warping-Funktion, insbesondere das Warping-Polynom, beschreibt insbesondere eine Verzerrung eines Bildfelds, in dem sich die Trajektorie des Laserstrahls befindet, mathema tisch. Mathematisch betrachtet stellt die Warping-Funktion, insbesondere das Warping-Polynom, insbesondere eine Abbildungsvorschrift zwischen einem als ein räumlich gleichabständiges Pixelraster ausgebildeten Koordinatensystem von Bilddaten und einem als ein räumlich nichtgleichabständiges Pixelraster ausge bildeten verzerrten Koordinatensystem der Trajektorie des Laserstrahls dar. Die Bilddaten sind vorzugsweise Daten, insbesondere elektronische Daten, eines Bilds, die der Laserprojektionsvorrichtung zu einer Projektion des Bilds zugeführt werden. Insbesondere kann die Warping-Funktion, insbesondere das Warping- Polynom, in der Speichereinheit der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit hin terlegt sein. Mathematisch stellt eine erste Ableitung eines Wegs vorzugsweise eine Geschwindigkeit entlang des Wegs dar. Die erste Ableitung der Warping- Funktion, insbesondere des Warping-Polynoms, liefert vorzugsweise die Ablenk geschwindigkeit des Laserstrahls entlang der Trajektorie des Laserstrahls, insbe sondere die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls entlang der Trajek torie des Laserstrahls. Insbesondere bei einer zeitlichen Gleichabständigkeit von Pixeln in dem Koordinatensystem der Trajektorie des Laserstrahls und einer räumlichen Gleichabständigkeit von Pixeln in dem Koordinatensystem der Bildda ten liefert die erste Ableitung der Warping-Funktion, insbesondere des Warping- Polynoms, die Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls entlang der Trajektorie des Laserstrahls, insbesondere die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laser strahls entlang der Trajektorie des Laserstrahls. Vorzugsweise kann eine zeitli che Gleichabständigkeit der Pixel in dem Koordinatensystem der Trajektorie des Laserstrahls durch eine Erzeugung der Pixel mit einer konstanten Erzeugungsra te erreicht werden. Insbesondere kann in der Speichereinheit der Steuerungs und/oder Regelungseinheit ein Berechnungsprogramm zu einer Berechnung der ersten Ableitung der Warping-Funktion, insbesondere des Warping-Polynoms, hinterlegt sein. Vorzugsweise kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit, insbesondere die Prozessoreinheit der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit, mittels des Berechnungsprogramms die erste Ableitung der Warping-Funktion, insbesondere des Warping-Polynoms, berechnen. Insbesondere kann die Steue rungs- und/oder Regelungseinheit anhand der ersten Ableitung der Warping- Funktion, insbesondere des Warping-Polynoms, die relative Ablenkgeschwindig keit des Laserstrahls ermitteln. Vorteilhaft kann auf zusätzliche Sensoren zu einer Geschwindigkeitserfassung des Spiegelelements verzichtet werden. Vorteilhaft kann die Laserprojektionsvorrichtung kostengünstig hergestellt werden.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Steuerungs und/oder Regelungseinheit bei einer zumindest im Wesentlichen eindimensiona len Bewegung des zumindest einen Laserstrahls dazu eingerichtet ist, die relative Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls mittels zumindest einer ersten partiellen Ableitung zumindest einer Warping-Funktion, insbesondere ei nes Warping-Polynoms, der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit, welche eine Verzerrung eines Bildfelds, in dem sich die Trajektorie des zumindest einen Laserstrahls befindet, beschreibt, zu ermitteln. Unter einer„im Wesentlichen ein dimensionalen Bewegung“ soll insbesondere eine Bewegung entlang einer Rich tung relativ zu einer Raumrichtung, insbesondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Raumrichtung eine Abweichung ins besondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft klei ner als 2° aufweist. Insbesondere wird der Laserstrahl bei einem Aufbau eines Bilds auf der Projektionsfläche entlang von Zeilen gerastert. Die Bewegung ent lang einer Zeile stellt insbesondere eine eindimensionale Bewegung dar. Eine partielle Ableitung stellt insbesondere eine Ableitung in lediglich einer Dimension bzw. Raumrichtung dar. Vorzugsweise kann auf eine Ableitung der Warping- Funktion, insbesondere des Warping-Polynoms, in weiteren Raumrichtungen, die verschieden von der Raumrichtung, in welcher sich der Laserstrahl zumindest im Wesentlichen bewegt, sind, verzichtet werden. Vorteilhaft können bei einer Er mittlung der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls Berechnungsres sourcen eingespart werden.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit dazu eingerichtet ist, anhand der relativen Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls zumindest einen Korrekturfaktor für eine Kor rektur der Helligkeit des zumindest einen Laserstrahls zu ermitteln. Vorzugsweise kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit einen einzelnen Korrekturfaktor oder eine Vielzahl von Korrekturfaktoren ermitteln. Bevorzugt kann die Steue rungs- und/oder Regelungseinheit für eine jede relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls entlang einer Zeile einen eigenen Korrekturfaktor ermitteln. Vor zugsweise kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit den Korrekturfaktor aus der ersten Ableitung des Warping-Polynoms ermitteln. Die Steuerungs und/oder Regelungseinheit ist insbesondere dazu eingerichtet, die Laserdiode durch eine Übermittlung von Ansteuerdaten zu steuern und/oder zu regeln. Vor zugsweise kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit den Korrekturfaktor in die Ansteuerdaten einrechnen. Insbesondere kann die Laserdiode aufgrund der Steuerung und/oder Regelung mittels korrigierter Ansteuerdaten einen La serstrahl mit einer korrigierten Helligkeit erzeugen. Vorteilhaft kann auf zusätzli che Bauteile für eine Helligkeitskorrektur des Laserstrahls, wie Blenden oder Fil- ter, verzichtet werden. Vorteilhaft kann die Laserprojektionsvorrichtung kosten günstig hergestellt werden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Steuerungs- und/oder Regelungseinheit dazu eingerichtet ist, mittels eines Normierungsfaktors die Kor rektur der Helligkeit des zumindest einen Laserstrahls für die schnellste relative Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls auf den Wert 1 zu nor mieren. Insbesondere wird die Helligkeit des Laserstrahls bei der schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls als eine Referenzhelligkeit be trachtet. Insbesondere wird der Korrekturfaktor für die Referenzhelligkeit auf den Wert 1 normiert. Vorzugsweise bleibt die Helligkeit des Laserstrahls bei der schnellsten Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls durch den Korrekturfaktor unverändert. Vorzugsweise werden die Helligkeiten des Laserstrahls bei relativen Ablenkgeschwindigkeiten des Laserstrahls langsamer als die schnellste relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls durch den Korrekturkoeffizienten ange passt. Vorteilhaft kann die Referenzhelligkeit definiert werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Steuerungs- und/oder Re gelungseinheit dazu eingerichtet ist, die Helligkeit des zumindest einen Laser strahls in zumindest einem Bereich von Umkehrpunkten einer Bewegung des zumindest einen Laserstrahls zu reduzieren. Vorzugsweise wird die Helligkeit des Laserstrahls in dem Bereich der Umkehrpunkte der Bewegung des Laserstrahls mittels einer Anwendung des Korrekturfaktors reduziert. Vorzugsweise wird die Helligkeit des Laserstrahls in dem Bereich der Umkehrpunkte der Bewegung des Laserstrahls aufgrund des Normierungsfaktors auf einen Wert geringer als 1 re duziert. Insbesondere umfasst die Bewegung des Laserstrahls zumindest zwei Bereiche von Umkehrpunkten je Zeile. Ein erster Bereich um einen ersten Um kehrpunkt markiert vorzugsweise einen Zeilenanfang. Ein zweiter Bereich um einen zweiten Umkehrpunkt markiert vorzugsweise ein Zeilenende. Aufgrund einer Beschleunigung und/oder einer Abbremsung der Bewegung des Laser strahls in diesen Bereichen, bewegt sich der Laserstrahl in diesen Bereichen ins besondere langsamer als in einer Zeilenmitte. Insbesondere werden die Bereiche um die Umkehrpunkte länger durch den Laserstrahl beleuchtet als Bereiche in der Zeilenmitte. Insbesondere weisen die Bereiche um die Umkehrpunkte eine höhere Helligkeit in dem projizierten Bild auf als die Bereiche in der Zeilenmitte. Durch eine Reduktion der Helligkeit des Laserstrahls im Bereich der Umkehr punkte der Bewegung des Laserstrahls kann vorzugsweise eine gleichmäßige Beleuchtung entlang der Zeile erreicht werden. Insbesondere kann der Bereich, in dem sich der Laserstrahl mit einer schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit bewegt, als ein einzelner Punkt in der Mitte der Zeile ausgebildet sein. Insbeson dere kann der Laserstrahl von einem Anfang der Zeile bis unmittelbar zu dem Punkt in der Mitte der Zeile beschleunigt werden und unmittelbar ab dem Punkt in der Mitte der Zeile bis zu einem Ende der Zeile abgebremst werden. Insbesonde re kann die Bewegung des Laserstrahls in diesem Fall eine Vielzahl von Berei chen um den ersten Umkehrpunkt aufweisen, die entlang der Zeile von dem Zei lenanfang bis zu dem Punkt in der Zeilenmitte angeordnet sind. Insbesondere kann die Bewegung des Laserstrahls in diesem Fall eine Vielzahl von Bereichen um den zweiten Umkehrpunkt aufweisen, die von dem Punkt in der Zeilenmitte bis zu dem Zeilenende angeordnet sind. Vorzugsweise können die Bereiche als einzelne Punkte ausgebildet sein. Insbesondere kann die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit die Helligkeit des Laserstrahls in jedem Bereich der Umkehr punkte reduzieren, insbesondere derart in jedem Bereich der Umkehrpunkte indi viduell reduzieren, dass die Helligkeitsverteilung entlang der Trajektorie des La serstrahls homogen ist. Vorteilhaft können Helligkeitsunterschiede zwischen den Bereichen um die Umkehrpunkte und den Bereichen in der Zeilenmitte ausgegli chen werden.

Des Weiteren geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Laserprojektionsvorrichtung, wobei die Laserprojektionsvor richtung zumindest eine Laserdiode zu einer Erzeugung zumindest eines Laser strahls und zumindest ein bewegbares Spiegelelement zu einer Ablenkung des zumindest einen Laserstrahls umfasst.

Es wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrens schritt, eine Helligkeit des zumindest einen Laserstrahls in Abhängigkeit von ei ner relativen Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls gesteuert und/oder geregelt wird. Vorteilhaft können Helligkeitsunterschiede aufgrund von Unterschieden in der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls in zumin dest einem projizierten Bild ausgeglichen werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrens schritt, die Helligkeit des zumindest einen Laserstrahls in Abhängigkeit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des zumindest einen Laserstrahls derart gesteu ert und/oder geregelt wird, dass eine Helligkeitsverteilung entlang einer Trajekto- rie des zumindest einen Laserstrahls homogen ist. Vorteilhaft kann eine homo gene Helligkeitsverteilung entlang der Trajektorie des Laserstrahls erreicht wer den.

Weiterhin geht die Erfindung aus von einem Laserprojektor mit zumindest einer erfindungsgemäßen Laserprojektionsvorrichtung, wobei die Laserprojektionsvor richtung zumindest eine Laserdiode zu einer Erzeugung zumindest eines Laser strahls und zumindest ein bewegbares Spiegelelement zu einer Ablenkung des zumindest einen Laserstrahls umfasst. Der Laserprojektor umfasst vorzugsweise noch weitere, für einen Betrieb des Laserprojektors notwendige Bauteile. Insbe sondere kann der Laserprojektor zumindest eine Energieversorgung, zumindest einen Dateneingang, zumindest einen Bildprozessor, zumindest ein Gehäuse sowie weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bauteile umfassen. Vorteilhaft kann ein Laserprojektor bereitgestellt werden, welcher eine Projekti onsfläche homogen ausleuchten kann.

Die erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung, das erfindungsgemäße Ver fahren und/oder der erfindungsgemäße Laserprojektor sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Ins besondere können/kann die erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder der erfindungsgemäße Laserprojektor zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Ver fahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Gren zen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten. Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombina tion. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung in einer schematischen Darstellung,

Fig. 2 eine unkorrigierte Helligkeitsverteilung in einer schematischen

Darstellung,

Fig. 3 eine korrigierte Helligkeitsverteilung in einer schematischen

Darstellung und

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Laserprojektor in einer perspektivi schen Darstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Laserprojektionsvorrichtung 10 in einer schematischen Darstellung. Die Laserprojektionsvorrichtung 10 umfasst ein ers tes Spiegelelement 12 und ein zweites Spiegelelement 14. Das erste Spie gelelement 12 ist als ein Vertikalspiegel ausgebildet und um eine erste Bewe gungsachse 16 bewegbar gelagert. Das zweite Spiegelelement 14 ist als ein Ho rizontalspiegel ausgebildet und um eine zweite Bewegungsachse 18 bewegbar gelagert. Die erste Bewegungsachse 16 und die zweite Bewegungsachse 18 sind senkrecht zueinander ausgerichtet.

Das erste Spiegelelement 12 ist dazu eingerichtet, einen Laserstrahl 20 in eine vertikale Richtung abzulenken. Das zweite Spiegelelement 14 ist dazu eingerich tet, den von dem ersten Spiegelelement 12 abgelenkten Laserstrahl 20 in eine horizontale Richtung abzulenken. Zu einer klaren Darstellung einer Funktions- weise des zweiten Spiegelelements 14, ist das zweite Spiegelelement 14 teil transparent dargestellt. Mit dem von den beiden Spiegelelementen 12, 14 abge lenkten Laserstrahl 20 projiziert die Laserprojektionsvorrichtung 10 ein Bild 22 auf eine Projektionsfläche 24. Der Laserstrahl 20 wird von einer Laserdiode 26 der Laserprojektionsvorrichtung 10 erzeugt.

Die beiden Spiegelelemente 12, 14 weisen auf ihren Oberflächen jeweils eine für elektromagnetische Strahlung reflektive Beschichtung auf. Die reflektive Be schichtung ist aus einem Gold gebildet. Alternativ kann die reflektive Beschich tung auch aus einem Silber, einem Silizium oder aus einem anderen, einem Fachmann sinnvoll erscheinenden, elektromagnetische Strahlung reflektierenden Material gebildet sein. Die Oberflächen der beiden Spiegelelemente 12, 14 sind für einen hohen Reflexionsgrad jeweils hochglanzpoliert.

Die Laserprojektionsvorrichtung 10 umfasst eine Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu einge richtet, eine Helligkeit des Laserstrahls 20 in Abhängigkeit von einer relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 zu steuern und/oder zu regeln. Zu einer Steuerung und/oder Regelung der Helligkeit des Laserstrahls 20 ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 über eine erste elektrische Leitung 30 mit der Laserdiode 26 verbunden. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 kann über die elektrische Leitung 30 eine optische Ausgangsleistung der Laser diode 26 anpassen. Die optische Ausgangsleistung der Laserdiode 26 ist propor tional zu der Helligkeit des Laserstrahls 20. Vorzugsweise ist die Steuerungs und/oder Regelungseinheit 28 über eine zweite elektrische Leitung 32 mit dem ersten Spiegelelement 12 verbunden und über eine dritte elektrische Leitung 34 mit dem zweiten Spiegelelement 14 verbunden. Die Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28 kann über die zweite elektrische Leitung 32 und über die dritte elektrische Leitung 34 Positionen der beiden Spiegelelemente 12, 14 erfassen, anhand von denen die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 eine Position des Laserstrahls 20 ermitteln kann. Ferner ist die Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28 dazu eingerichtet, den beiden Spiegelelementen 12, 14 Antriebs signale zu einer Bewegungssteuerung bereitzustellen. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 kann über die zweite elektrische Leitung 32 dem ersten Spiegelelement 12 Antriebssignale bereitstellen und kann über die dritte elektri- sehe Leitung 34 dem zweiten Spiegelelement 14 Antriebssignale bereitstellen. Alternativ ist vorstellbar, dass die Laserprojektionsvorrichtung 10 eine weitere Steuerungs- und/oder Regelungseinheit umfasst, die dazu eingerichtet ist, den beiden Spiegelelementen 12, 14 Antriebssignale zu einer Bewegungssteuerung bereitzustellen. Die weitere Steuerungs- und/oder Regelungseinheit kann über eine weitere elektrische Leitung Zeit- bzw. Synchronpulse an die Steuerungs und/oder Regelungseinheit 28 senden, anhand von denen die Steuerungs und/oder Regelungseinheit 28 eine Position des Laserstrahls 20 ermitteln kann.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, die Hellig keit des Laserstrahls 20 derart zu steuern und/oder zu regeln, dass eine Hellig keitsverteilung entlang einer Trajektorie des Laserstrahls 20 homogen ist. Ent lang der Trajektorie des Laserstrahls 20 wird das Bild 22 auf der Projektionsflä che 24 aufgebaut. Bei einer homogenen Helligkeitsverteilung entlang der Trajek torie des Laserstrahls 20 weist das Bild 22 eine homogene Helligkeitsverteilung auf.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 mittels einer ersten Ableitung einer Warping- Funktion der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 zu ermitteln. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 mittels einer ersten Ableitung eines Warping-Polynoms der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 zu ermitteln. Das Warping-Polynom ist in einer Speichereinheit der Steuerungs- und/oder Re gelungseinheit 28 hinterlegt. Das Warping-Polynom ist eine mathematische Be schreibung einer Verzerrung eines Bildfelds, in dem sich die Trajektorie des La serstrahls 20 befindet. Die erste Ableitung des Warping-Polynoms liefert die rela tive Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20. Eine Prozessoreinheit der Steu erungs- und/oder Regelungseinheit 28 kann mittels eines in der Speichereinheit der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 hinterlegten Berechnungspro gramms die erste Ableitung des Warping-Polynoms berechnen. Anhand der ers ten Ableitung des Warping-Polynoms ermittelt die Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28 die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das erste Spiegelelement 12 im Ver gleich zu einer Geschwindigkeit des zweiten Spiegelelements 14 vernachlässig bar langsam bewegt. Ein Weg in vertikaler Richtung, welchen der Laserstrahl 20 je Zeile zurücklegt, ist vernachlässigbar kurz im Vergleich zu dem Weg in hori zontaler Richtung, welchen der Laserstrahl 20 je Zeile zurücklegt. Der Laserstrahl 20 führt je Zeile zumindest im Wesentlichen eine gleiche eindimensionale Bewe gung durch. Bei einer zumindest im Wesentlichen eindimensionalen Bewegung des Laserstrahls 20 ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 dazu ein gerichtet, die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 mittels einer ersten partiellen Ableitung der Warping- Funktion zu ermitteln. Die Steuerungs und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, die relative Ablenkgeschwin digkeit des Laserstrahls 20 mittels einer ersten partiellen Ableitung des Warping- Polynoms zu ermitteln. Es genügt eine erste Ableitung des Warping-Polynoms in einer Raumrichtung, in welcher sich der Laserstrahl 20 bewegt, um die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 in dieser Raumrichtung zu ermitteln. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ermittelt die Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28 die relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 mittels der ersten Ableitung einer horizontalen Komponente des Warping-Polynoms.

Über die erste elektrische Leitung 30 überträgt die Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28 zu einer Steuerung und/oder Regelung der optischen Ausgangs leistung der Laserdiode 26 Ansteuerdaten an die Laserdiode 26. Die Steuerungs und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, anhand der relativen Ablenk geschwindigkeit des Laserstrahls 20 einen Korrekturfaktor für eine Korrektur der Helligkeit des Laserstrahls 20 zu ermitteln. Die Steuerungs- und/oder Rege lungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, den Korrekturfaktor in die Ansteuerdaten einzurechnen. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 kann mittels der korrigierten Ansteuerdaten die optische Ausgangsleistung der Laserdiode 26 derart anpassen, dass die Helligkeit des Laserstrahls 20 korrigiert wird.

Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 ist dazu eingerichtet, mittels ei nes Normierungsfaktors die Korrektur der Helligkeit des Laserstrahls 20 für die schnellste relative Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 auf den Wert 1 zu normieren. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 rechnet solch einen Normierungsfaktor in den Korrekturkoeffizienten ein, dass der Korrekturkoeffi- zient für die Korrektur der Helligkeit des Laserstrahls 20 bei der schnellsten rela tiven Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 den Wert 1 ergibt. Die Helligkeit des Laserstrahls 20 bei der schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit des La serstrahls 20 ist eine Referenzhelligkeit für die Helligkeit in der Zeile.

In jeder Zeile weist die Bewegung des Laserstrahls 20 einen ersten Bereich um einen ersten Umkehrpunkt 36 und einen zweiten Bereich um einen zweiten Um kehrpunkt 38 der Bewegung des Laserstrahls 20 auf. Der erste Umkehrpunkt 36 liegt an einem Anfang einer Zeile und der zweite Umkehrpunkt 38 liegt an einem Ende einer Zeile. An den beiden Umkehrpunkten 36, 38 wird der Laserstrahl 20 in eine erste Richtung beschleunigt und in eine zweite, der ersten Richtung ent gegengesetzte Richtung, abgebremst. Der Laserstrahl 20 bewegt sich im Bereich der beiden Umkehrpunkte 36, 38 mit einer langsameren relativen Ablenkge schwindigkeit als der schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit. Die Bereiche um die beiden Umkehrpunkte 36, 38 sind heller als Bereiche bei der schnellsten relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20. Um die Helligkeit in den Bereichen um die Umkehrpunkte 36, 38 der Referenzhelligkeit bei der schnells ten relativen Ablenkgeschwindigkeit anzugleichen, ist die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 28 dazu eingerichtet, die Helligkeit des Laserstrahls 20 in den Bereichen der Umkehrpunkte 36, 38 der Bewegung des Laserstrahls 20 zu redu zieren.

Im Folgenden wird ein Verfahren zum Betrieb der Laserprojektionsvorrichtung 10 beschrieben. In zumindest einem Verfahrensschritt wird die Helligkeit des Laser strahls 20 in Abhängigkeit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laser strahls 20 gesteuert und/oder geregelt. In zumindest einem weiteren Verfahrens schritt wird die Helligkeit des Laserstrahls 20 in Abhängigkeit von der relativen Ablenkgeschwindigkeit des Laserstrahls 20 derart gesteuert und/oder geregelt, dass eine Helligkeitsverteilung entlang der Trajektorie des Laserstrahls 20 homo gen ist. Hinsichtlich weiterer Verfahrensschritte des Verfahrens zum Betrieb der Laserprojektionsvorrichtung 10 darf auf die vorhergehende Beschreibung der Laserprojektionsvorrichtung 10 verwiesen werden, da diese Beschreibung analog auch auf das Verfahren zu lesen ist und somit alle Merkmale hinsichtlich der La serprojektionsvorrichtung 10 auch in Bezug auf das Verfahren zum Betrieb der Laserprojektionsvorrichtung 10 als offenbart gelten. Figur 2 zeigt eine unkorrigierte Helligkeitsverteilung 40 in einer schematischen Darstellung. Gezeigt ist in einer schematischen Draufsicht das zweite Spie gelelement 14, welches den Laserstrahl 20 entlang einer Zeile über die Projekti onsfläche 24 rastert. Eine Rasterung des Laserstrahls 20 ist durch fünf Laser strahlen 20 angedeutet, welche auf verschiedene Punkte entlang der Zeile abge lenkt werden. Das zweite Spiegelelement 14 ist um die zweite Bewegungsachse 18 bewegbar gelagert. Weiterhin ist ein Koordinatensystem 42 dargestellt. Das Koordinatensystem 42 umfasst eine Abszissenachse 44 und eine Ordinatenach- se 46. Auf der Abszissenachse 44 ist eine Erstreckung der Projektionsfläche 24 in horizontaler Richtung aufgetragen. Auf der Ordinatenachse 46 ist die unkorri gierte Helligkeit des Laserstrahls 20 aufgetragen. Bei einer Verbindung der un- korrigierten Helligkeiten des Laserstrahls 20 für jeden Punkt der horizontalen Erstreckung der Projektionsfläche 24 ergibt sich eine Kurve der unkorrigierten Helligkeitsverteilung 40 entlang der Zeile. Die unkorrigierte Helligkeitsverteilung 40 weist entlang der Zeile einen nichtlinearen Verlauf auf. Die Helligkeit des La serstrahls 20 in den Bereichen der Umkehrpunkte 36, 38 der Bewegung des La serstrahls 20 ist höher als die Helligkeit des Laserstrahls 20 im Bereich um eine Zeilenmitte 48. Die unkorrigierte Helligkeitsverteilung 40 ist inhomogen.

Figur 3 zeigt eine korrigierte Helligkeitsverteilung 50 in einer schematischen Dar stellung. Die Helligkeit des Laserstrahls 20 ist anhand der relativen Ablenkge schwindigkeit des Laserstrahls 20 korrigiert. Gezeigt ist in einer schematischen Draufsicht das zweite Spiegelelement 14, welches den Laserstrahl 20 entlang einer Zeile über die Projektionsfläche 24 rastert. Die Rasterung des Laserstrahls 20 ist durch fünf Laserstrahlen 20 angedeutet, welche auf verschiedene Punkte entlang der Zeile abgelenkt werden. Das zweite Spiegelelement 14 ist um die zweite Bewegungsachse 18 bewegbar gelagert. Weiterhin ist das Koordinaten system 42 dargestellt. Das Koordinatensystem 42 umfasst die Abszissenachse 44 und die Ordinatenachse 46. Auf der Abszissenachse 44 ist die Erstreckung der Projektionsfläche 24 in horizontaler Richtung aufgetragen. Auf der Ordina tenachse 46 ist die korrigierte Helligkeit des Laserstrahls 20 aufgetragen. Bei einer Verbindung der korrigierten Helligkeiten des Laserstrahls 20 für jeden Punkt der horizontalen Erstreckung der Projektionsfläche 24 ergibt sich eine Kurve der korrigierten Helligkeitsverteilung 50 entlang der Zeile. Die korrigierte Helligkeits- Verteilung 50 weist entlang der Zeile einen linearen Verlauf auf. Die Helligkeit des Laserstrahls 20 in den Bereichen der Umkehrpunkte 36, 38 der Bewegung des Laserstrahls 20 ist im Vergleich zu der unkorrigierten Helligkeitsverteilung 40 reduziert. Die Helligkeit des Laserstrahls 20 in den Bereichen der Umkehrpunkte 36, 38 der Bewegung des Laserstrahls 20 ist genauso hoch wie die Helligkeit des

Laserstrahls 20 im Bereich um eine Zeilenmitte 48. Die korrigierte Helligkeitsver teilung 50 ist homogen.

Figur 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Laserprojektor 52 in einer perspektivi- sehen Darstellung. Der Laserprojektor 52 umfasst die Laserprojektionsvorrich tung 10. Die Laserprojektionsvorrichtung 10 ist innerhalb eines Gehäuses 54 des Laserprojektors 52 angeordnet und durch einen mit einer gestrichelten Linie um randeten Bereich angedeutet. Die Laserprojektionsvorrichtung 10 ist auf einer Hauptplatine 56 des Laserprojektors 52 angeordnet.