Das Verwenden von Lasern als Lichtquelle für Bildprojektionen hat zahlreiche Vorteile, die sich aus den besonderen Eigenschaften des Lasers begründen. So ist es auf Grund der Parallelität eines aus der Laserlichtquelle austretenden Strahlenbündels möglich, auf nahezu beliebig geformten Gegenständen scharfe Bilder zu projizieren. Weiterhin kann man sich die Tatsache zu Nutze machen, dass die Laserlichtquelle die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau nur mit Hilfe dreier diskreter Wellenlängen des sichtbaren Spektrums erzeugt.

Das eröffnet die Möglichkeit von vorteilhaften kontrasterhöhenden Beschichtungen auf Projektionsflächen.

Ein wesentlicher Nachteil des Laserlichts bezüglich seiner Verwendung als Lichtquelle für Projektoren besteht jedoch in dem Auftreten von sogenannten Speckle. Speckle treten immer dann auf, wenn kohärente Strahlung von einer Fläche diffus reflektiert und an- schließend von einem Detektor mit endlicher Apertur aufgenommen wird. Insbesondere kann das menschliche Auge als ein solcher Detektor aufgefasst werden. Die Speckle über- lagern sich mit der Bildinformation und beeinträchtigen die wahrgenommene Bildqualität in erheblichem Maße. Es wird der Eindruck einer Körnigkeit eines mit Laserlicht beleuchteten Objekts erweckt. Als Specklekontrast wird das Verhältnis bezeichnet zwischen dem Differenzwert von Helligkeitsmaxima und Helligkeitsminima sowie dem mittleren Helligkeits- wert einer gleichmäßig beleuchteten Fläche. Der Specklekontrast hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Parameter einer verwendeten Lichtquelle, wie beispielsweise Wellenlänge und Kohärenzlänge, spielen ebenso eine Rolle wie die Struktur einer reflektierenden Bild- wand und die Apertur eines Detektors, also zum Beispiel eines menschlichen Auges.

Deshalb gibt es mehrere Ansatzpunkte für das Beseitigen oder Reduzieren des Speckle- kontrasts bei Laserprojektionsverfahren.

In der Literatur (T. Iwai, T. Asakura, IEEE Proc. Vol 84,1996 Seiten 765-781) werden verschiedene Methoden der Specklereduktion diskutiert. Es werden dabei fünf verschiedene Ansätze unterschieden, in die sich prinzipiell alle bekannten Verfahren bzw. Vorrichtungen zum Beseitigen von Speckle bzw. Reduzieren des Specklekontrasts einordnen lassen : die

Steuerung der räumlichen Kohärenz, die Steuerung der zeitlichen Kohärenz, die räumliche Mittiung, die zeitliche Mittlung und die digitale Bildnachbearbeitung. Alle Verfahren und Vorrichtungen, die unter die letztgenannte Kategorie fallen, können hier außer Acht ge- lassen werden, da sie nicht den technischen Gegenstand dieser Erfindung betreffen.

Für das Erfassen des Standes der Technik ist es ebenso wichtig, die Verfahren nach dem Ort zu unterscheiden, an dem die Parameter einer Laserprojektion modifiziert werden. Der Specklekontrast kann sowohl durch Anpassungen an der Lichtquelle, d. h. dem Laser, als auch durch Anpassungen an der Projektionsfläche und dem Detektor beeinflusst werden.

Da in vielen Fällen das Auge als Detektor dient, entfällt der letzte Weg.

Zahlreiche bekannte Verfahren setzen bei der Lösung des Speckleproblems direkt bei der Lichtquelle an oder modifizieren das Laserlicht in geeigneter Weise direkt nach dem Aus- treten aus einem Projektor und damit noch vor dem Auftreffen auf eine Bildwand.

Diese Verfahren weisen den Nachteil auf, dass sie alle mit Einschränkungen bei der Qualität des Laserlichts oder mit Restriktionen bei der Konstruktion der Laserlichtquellen und/oder des Projektors verbunden sind. Solche Restriktionen beinhalten zum Teil erhebliche Hindernisse oder Erschwernisse bei der technischen Umsetzung. Daher grenzt sich die vorliegende Erfindung ausschließlich gegenüber denjenigen bekannten Verfahren ab, bei denen Speckleeffekte durch Modifikationen an einer Bildwand verringert werden. Im Folgenden wird der Stand der Technik auf diesem eingeschränkten Bereich der Speckle- reduktion dargestellt.

In DE 101 18 662 A1 wird eine Bildwand mit reduziertem Specklekontrast vorgestellt, die auf einer Volumenstreuung des Lichts in einem geeigneten Bildwandmaterial beruht. Als Beispiel für ein solches Material wird PTFE angeführt. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in der Notwendigkeit, die Kohärenzlänge des verwendeten Laserlichts an die Dicke einer PTFE-Beschichtung anzupassen. Damit ist wiederum eine Einschränkung für die Vielfalt der verwendbaren Projektoren verbunden.

Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass eine derartige Volumenstreuung nicht die Möglichkeit zu einer kontrasterhöhenden Beschichtung des PTFE-Materials er- öffnet. Mit einer derartigen Beschichtung [siehe C. Rickers, M. Vergöhl, C. P Klages : Applied Optics 41, No 16,3097-3106 (2002) ] werden beispielsweise nur die drei diskreten Wellenlängen der Grundfarben Rot, Grün und Blau einer Laserlichtquelle, nicht aber von anderen Lichtquellen stammendes Fremdlicht, in geeigneter Weise zu einem Betrachter

bzw. Detektor remittiert. Dadurch wird der Kontrast des entstehenden Bildes erhöht und so die Bildqualität wesentlich verbessert.

Aus US 5.272. 473 A ist ein Verfahren bekannt, bei dem an eine Bildwand eine Schaliquelle angeordnet wird. Die von der Schallquelle erzeugten akustischen Wellen durchlaufen die Bildwand, welche somit zum Schwingen angeregt wird. Durch die schwingende Bildwand werden je nach Schwingungszustand von den reflektierten Laserlichtstrahlen verschiedene Specklemuster erzeugt, die während der Integrationszeit eines Detektors gemittelt werden und somit den Specklekontrast verringern. Nachteilig bei diesem Verfahren hat sich erwiesen, dass sich je nach Schallfrequenz und Bildwanddimension Wellenbäuche und Wellenknoten ausbilden, die eine unregelmäßige Verteilung des Specklekontrasts zur Folge haben.

Eine alternative Lösung zum Verhindern von Speckleeffekten ist aus JP 2000081602 A bekannt. Hierbei wird eine Bildwand verwendet, welche ein Flüssigkristallmaterial umfasst.

Wird an dieses Flüssigkristallmaterial ein hochfrequentes Niederspannungssignal angelegt, vibrieren die Flüssigkristallmoleküle, an denen die Laserlichtstrahlen reflektiert werden, geringfügig mit einer Frequenz von über 60 Hz. Die vibrierenden Flüssigkristallmoleküle bewirken wiederum sehr schnell variierende Specklemuster, welche durch deren Mittelung den Specklekontrast verringern. Ein Nachteil dieser Lösung besteht in der Starrheit der- artiger Bildwände. Bei Anwendungen bei denen eine flexible Bildwand erforderlich ist, können Flüssigkristallbildwände nicht eingesetzt werden. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus den technologisch bedingten begrenzten Abmessungen von Flüssigkristallbildwänden.

Eine kontrasterhöhende Beschichtung derartiger Bildwände, wie oben beschrieben, ist ebenfalls nur schwer realisierbar.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zum Reduzieren des Specklekontrasts bei einer Laserprojektion auf eine Bildwand sowie eine Bildwand für eine Laserprojektion zu schaffen mit denen die Nachteile des Standes der Technik über- wunden werden. Insbesondere soll ein Verfahren und eine Bildwand geschaffen werden, bei denen der Specklekontrast über die gesamte Bildwandoberfläche weitestgehend gleich- mäßig reduziert wird und bei denen es keine Einschränkungen hinsichtlich der Anwendbar- keit verschiedener Laserlichtquellen gibt.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merk-

malen der Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er- geben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird bei der Projektion von Laserlicht eine Bildwand verwendet, welche mindestens eine für Laserlicht transparente Schicht und mindestens eine das Laserlicht reflektierende Schicht umfasst, wobei die reflektierende Schicht flexibel ausgebildet wird und die transparente Schicht eine höhere Steifigkeit gegenüber der reflektierenden Schicht aufweist, so dass auf die Bildwand treffendes Laserlicht die transparente Schicht durch- dringt und an der Oberfläche der zumindest einen reflektierenden Schicht der Bildwand reflektiert wird, wobei zumindest die Oberflächenstruktur der reflektierenden Schicht während des Projektionsvorgangs zeitlich derart verändert wird, dass ein auf einen Punkt der reflektierenden Schicht treffender Laserlichtstrahl in Abhängigkeit von einer Zeit- funktion in unterschiedliche Richtungen reflektiert wird.

Das Verändern der Oberflächenstruktur der reflektierenden Schicht ist dahingehend zu ver- stehen, dass einzelne Oberflächenelemente, die jeweils so klein sind, dass diese von einem Detektor nicht als einzelne Punkte aufgelöst werden können, in ihrer Ausrichtung zu dem einfallenden Laserlicht verkippt werden. Diese Verkippung führt dazu, dass die Winkel- verteilung des von einem Oberflächenelement reflektierten Lichtstrahls zeitlich geändert wird. Da das Specklephänomen auf die Interferenz von Wellenzügen benachbarter Punkte einer Bildwand zurückzuführen ist, wird durch diesen lokal begrenzten, aber über die ge- samte Oberfläche verteilten Kippvorgang auch das jeweilige Specklemuster geändert. Der Eindruck eines Speckles bei der Betrachtung des Projektionsbildes wird reduziert, wenn während der Integrationszeit des Detektors ausreichend viel verschiedene Specklemuster entstehen. Dadurch wird von dem Detektor, der auch ein menschliches Auge sein kann, nur ein gemittelter Helligkeitswert wahrgenommen und das störende granulare Helligkeits- erscheinungsbild verschwindet. Im Falle eines menschlichen Auges müssen innerhalb von 50 ms ausreichend viele Specklemuster erzeugt werden, da die Integrationszeit bei einem menschlichen Auge in dieser Größenordnung liegt.

Die transparente Schicht kann starr oder ebenso wie die reflektierende Schicht flexibel ausgebildet sein, weist jedoch auf jeden Fall eine höhere Steifigkeit gegenüber der reflektierenden Schicht auf. Dabei kann die transparente Schicht als ein Substrat aus- gebildet sein, auf welches die flexible Schicht aufgetragen wird. Unter reflektierender Schicht ist jedoch nicht nur eine homogene Ebene, bestehend aus einem Material zu

verstehen, vielmehr umfasst der Begriff reflektierende Schicht beispielsweise auch ein flexibles Substrat mit einer reflektierenden Beschichtung oder ein Schichtsystem, bestehend aus verschiedenen Einzelschichten. Die reflektierende Schicht kann ferner eine Oberflächen- rauhigkeit aufweisen, die zu einer diffusen Reflexion des Lichtes führt, ähnlich wie bei einer konventionellen Bildwand.

Bei einer Ausführungsform erfolgt das Verändern der Oberflächenstruktur der reflektieren- den Schicht mit einer geeigneten Frequenz im Bereich von 1 Hz bis 100 Hz. Dabei ist die Veränderungsfrequenz während eines Projektionsvorgangs nicht zwangsläufig konstant zu halten sondern kann in diesem Bereich variieren. Da eine Laserprojektion auf einer Bildwand entsteht, indem ein Flächenelement innerhalb einer Zeiteinheit mehrfach von einem Laser- lichtstrahl abgerastert wird (nachfolgend scannen genannt), ist dabei zu beachten, dass zwischen Scannfrequenz des Laserlichtstrahls und der Veränderungsfrequenz der Ober- flächenstruktur der reflektierenden Schicht keine Interferenz auftritt. Bei Interferenz beider Frequenzen ist ein Reduzieren der Speckleeffekte nicht möglich.

Zum Erzielen einer gleichmäßigen Reduktion des Specklekontrasts über die gesamte Ober- fläche einer Bildwand ist es ebenfalls vorteilhaft, wenn das Verändern der Oberflächen- struktur der reflektierenden Schicht über die gesamte Oberfläche der reflektierenden Schicht verteilt in Oberflächenabschnitten erfolgt, die kleiner sind als das Auflösungs- vermögen eines Detektors des reflektierten Laserlichts.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Verändern der Ober- flächenstruktur der reflektierenden Schicht durch Verbiegen der reflektierenden Schicht.

Dabei kann das Verbiegen der reflektierenden Schicht periodisch, mit über die Oberfläche der reflektierenden Schicht verteilter regelmäßiger Verbiegungsstruktur oder mit einer unregelmäßigen Verbiegungsstruktur erfolgen. Wichtig ist dabei nur, dass der gesamte Oberflächebereich der reflektierenden Schicht, der zur Laserprojektion verwendet wird, vom Verbiegen erfasst wird. Das Verbiegen der reflektierenden Schicht ist beispielsweise realisierbar, indem Druck oder Zug zumindest auf die reflektierende Schicht ausgeübt wird.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Abstandshalterelemente zwischen der transparenten Schicht und der reflektierenden Schicht angeordnet. Die Abstandshalterelemente schaffen den Freiraum, welchen eine reflektierende Schicht gegenüber einer transparenten Schicht benötigt, um ein Verbiegen der reflektierenden

Schicht zu ermöglichen. Abstandshalterelemente sind jedoch nicht zwangsläufig not- wendig, wenn die transparente Schicht ebenfalls flexibel ausgebildet ist und das Verbiegen der reflektierenden Schicht zusammen mit der transparenten Schicht erfolgen kann.

Bei flexibel ausgebildeten Abstandshalterelementen kann das Verbiegen der reflektierenden Schicht beispielsweise durch das Eindrücken der Abstandshalterelemente erfolgen.

Abstandhalterelemente können jedoch auch starr ausgebildet werden. In diesem Fall kann das Verbiegen der reflektierenden Schicht beispielsweise durch das Ausüben von Druck auf die reflektierende Schicht in Bereichen zwischen den Abstandshalterelementen realisiert werden.

Der auf die reflektierende Schicht auszuübende Druck oder/und Zug kann beispielsweise durch ein piezoelektrisches Element erzeugt werden, welches in Bezug zur transparenten Schicht hinter der reflektierenden Schicht angeordnet ist. Alternativ kann das piezoelektrische Element als vorzugsweise rückseitig auf die reflektierende Schicht aufgetragene piezoelektrische Schicht ausgebildet werden. In beiden Fällen kann durch Anlegen einer Spannung an zwei sich gegenüberliegenden Elektroden des piezoelektrischen Elements bzw. der piezoelektrischen Schicht eine Verformung dieses Elements bzw. dieser Schicht herbeigeführt werden, welche sich auf die Form der reflektierenden Schicht überträgt.

In ähnlicher Weise kann die Verformung auch durch elektrostatische Kräfte erfolgen. Bei dieser Vorgehensweise wird die reflektierende Schicht vorzugsweise rückseitig mit einem leitfähigen Material beschichtet, welches ais Elektrode dient. Beim Anlegen einer Spannung zwischen dieser und einer weiteren Elektrode kann eine Kraft auf die reflektierende Schicht ausgeübt werden. Auch dadurch wird ein Verbiegen der reflektierenden Schicht wie oben beschrieben erreicht.

Eine zusätzliche Möglichkeit zum Reduzieren des Specklekontrasts besteht darin, zwischen der transparenten Schicht und der reflektierenden Schicht einer Bildwand mindestens eine teiltransparente Schicht anzuordnen. Aufgrund der dadurch entstehenden Reflektionen eines Teiles des Laserlichts zwischen teiltransparenter Schicht und reflektierender Schicht lässt sich ein zusätzliches Verkippen der letztendlich durch die transparente Schicht zurück- reflektierten Laserlichtstrahlen realisieren. Dabei entstehen innerhalb der Integrationszeit

eines Detektors zusätzliche Specklemuster, welche zur Mittelung der Speckle-Helligkeits- werte innerhalb der Integrationszeit des Detektors beitragen.

Bei einer weiteren Ausführungsform wird die reflektierende Schicht einer erfindungs- gemäßen Bildwand nach einer bekannten Verfahrensweise als Schichtsystem bestehend aus mehreren Einzelschichten derart ausgebildet, dass bevorzugt die diskreten Wellenlängen der mittels Laser abgestrahlten drei Grundfarben Rot, Grün und Blau zu einem Detektor remittiert, von einem Fremdlicht stammende Lichtstrahlen hingegen nicht zum Detektor remittiert werden. Dadurch lässt sich der Kontrast einer Laserprojektion erhöhen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen : Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Bildwand im Ruhezustand, Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch die Bildwand gemäß Fig. 1 in einem Arbeitszustand, Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch eine alternative erfindungsgemäße Bildwand.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bildwand 1 ist in Figur 1 schema- tisch als Schnitt dargestellt. Die Bildwand 1 umfasst eine für Laserlicht transparente Schicht 2, eine das Laserlicht reflektierende Schicht 3 und eine piezoelektrische Schicht 4, die in direktem Kontakt mit der reflektieren Schicht 3 steht. Die transparente Schicht 2, welche ebenso wie die reflektierende Schicht 3 flexibel ausgebildet ist, weist jedoch eine höhere Steifigkeit gegenüber der reflektierenden Schicht 3 auf und erfüllt die Funktion einer Halte- platte.

Die reflektierende Schicht 3 ist als Schichtsystem, bestehend aus mehreren graphisch nicht dargestellten Einzelschichten, nach bekannten Verfahren derart ausgebildet, dass die diskreten Laserlichtwellenlängen für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bevorzugt von der Schicht 3 reflektiert werden. Dadurch wird der Kontrast einer entstehenden Projektion verstärkt und somit die Bildqualität weiter verbessert.

Zwischen der transparenten Schicht 2 und der reflektierenden Schicht 3 sind Abstands- halterelemente 5, ähnlich wie bei einer Folientastatur angeordnet.

Auf die Bildwand 1 projiziertes Laserlicht durchdringt somit die transparente Schicht 2, wird von der Schicht 3 zurück durch die transparente Schicht 2 reflektiert und dort von einem nicht dargestellten Detektor, wie beispielsweise einem menschlichen Auge aufgenommen.

Erfindungsgemäß wird während des Projektionsvorganges an zwei nicht dargestellten Elektroden der piezoelektrischen Schicht 4 eine Spannung derart angelegt, dass es zu einem periodischen Verbiegen der piezoelektrischen Schicht 4 und somit zum Verviegen der mit dieser verbundenen reflektierenden Schicht 3 mit einer bestimmten Frequenz im Bereich zwischen 1 Hz und 100 Hz kommt. Ein Schnitt durch die Bildwand 1 während eines derartigen Arbeitszustandes ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Das Verbiegen der reflektierenden Schicht 3 bewirkt, dass ein auf einen Punkt der Bildwand 1 auftreffender Laserlichtstrahl innerhalb einer Verbiegungsperiode in unterschiedliche Richtungen reflektiert wird und somit unterschiedliche Specklemuster erzeugt werden. Aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges wird von diesem nur ein gemittelter Helligkeitswert der einzelnen Specklemuster eines Laserlichtstrahls erfasst und somit der Specklekontrast reduziert.

Die Größe der Abstandshalterelemente 5, deren Abstand zueinander und die Verbiegungs- frequenz der piezoelektrischen Schicht 4 und somit der reflektierenden Schicht 3 sind dabei derart aufeinander abzustimmen, dass ein lichtstarkes und specklearmes Projektionsbild entsteht.

In Fig, 3 ist der Schnitt durch eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bildwand 6 schematisch dargestellt. Zusätzlich ist zwischen einer transparenten Schicht 7 und einer reflektierenden Schicht 8, unmittelbar auf der transparenten Schicht 7 eine teil- transparente Schicht 9 angeordnet. Dadurch wird ein Teil des Laserlichts, das auf die Bild- wand 6 trifft, mehrfach zwischen der teiltransparenten Schicht 9 und der reflektierenden Schicht 8 hin und her reflektiert. Treten diese Laserlichtstrahlen letztendlich durch die transparente Schicht 7 und werden vom menschlichen Auge aufgenommen, werden innerhalb der Integrationszeit des Auges zusätzliche Specklemuster erzeugt, welche den Specklekontrast durch Mittelung der einzelnen Specklemuster innerhalb der Integrationszeit des Auges weiter herabsetzen.