DE19544067A1

DE19544067A1 - Videoprojektionssystem mit Korrekturelementen

Info

Publication number: DE19544067A1
Application number: DE1995144067
Authority: DE
Inventors: Dirk Meyer; Martin Harz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-25
Filing date: 1995-11-25
Publication date: 1996-05-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Projektion eines Videobildes auf einen Schirm mit Hilfe mindestens einer hinsichtlich der Intensität steuerbaren Lichtquelle und einer Ablenkeinrichtung auf der Grundlage bewegter Spiegel.

Nach dem Stand der Technik sind neben der bekannten Fernsehtechnik unter Nutzung von Kathodenstrahlröhren verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Videobildern bekannt. Diese Verfahren sind hinsichtlich der erreichbaren Bildgröße, welche für ein bestimmtes Gerät festgelegt ist, eingeschränkt. Es sind Verfahren bekannt, bei denen ein primäres Videobild vergrößert projiziert wird. Dabei sind die erreichbare Bildgröße und der Abstand zwischen Projektor und Videobild v.a. durch die Lichtleistung des primären Videobildes begrenzt, was nach dem Stand der Technik den Einsatz dieser Projektionssysteme auf kleine Räume beschränkt oder die Qualität des Bildes herabsetzt.

Darüber hinaus sind Systeme bekannt, die zur Projektion eines Videobildes auf einen Schirm intensive inkohärente Lichtquellen oder Laserstrahlen als Lichtquelle verwenden. Das Licht wird dabei hinsichtlich der Intensität moduliert und durch ein bewegliches Spiegelsystem auf einen Schirm projiziert [1]. Die Intensitätsmodulation kann dabei punktweise oder für eine gesamte Bildzeile durch Zeilenmodulatoren [2] realisiert werden. Bei der Projektion farbiger Bilder können die Strahlen der Einzelfarben vor der Projektion zu einem gemeinsamen Strahlengang vereinigt [3] oder durch Projektion über mehrere bewegte Spiegel oder Linsen auf gemeinsame Bildpunkte auf dem Schirm fokussiert werden.

Alle Verfahren führen ohne Korrektur zu Verzerrungen v.a. im Bereich der Bildränder. In [4] wird als Lösung eine zweistufige Transformationsoptik zwischen Ablenkeinrichtung und Schirm vorgeschlagen, welche Verzerrungen korrigiert, die infolge zeitlich gleichmäßiger oder harmonischer Spiegelbewegungen entstehen. Diese Transformationsoptik ist technisch aufwendig.

[1] Funkschau 1970, Heft 4, 96
[2] DE 34 22 747 A1
[3] DE 43 24 848 C1
[4] DE 43 24 849 A1

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren und eine Vorrichtung zur verzerrungsfreien Projektion eines Videobildes auf einen Schirm mit Hilfe mindestens einer Lichtquelle und einer Ablenkeinrichtung auf der Grundlage bewegter Spiegel bereitzustellen. Vorteil der Erfindung ist ein für jede Projektionsentfernung scharfes Bild, das mit geringem technischen Aufwand (keine komplizierte Optik) erzeugt wird.

Idee der Erfindung ist es, durch Vergleich der tatsächlichen (verzerrten) Abbildungsfunktion des Projektionssystems mit einer idealen (verzerrungsfreien) Abbildung eine Korrekturfunktion zu gewinnen, auf deren Grundlage durch geeignete Verfahren und Vorrichtungen das herkömmliche Projektionssystem modifiziert und eine verzerrungsfreie Abbildung erhalten wird. Erfindungsgemäß wird dies durch verschiedene Modifizierungen eines Systems zur Projektion eines Videobildes auf einen Schirm mit Hilfe mindestens einer hinsichtlich der Intensität steuerbaren Lichtquelle und einer Ablenkeinrichtung auf der Grundlage bewegter Spiegel (im folgenden als herkömmliches Projektionssystem bezeichnet) erreicht.

1. Das herkömmliche Projektionssystem enthält mindestens einen durch geeignete Stellelemente (z. B. elektrisch angesteuerte Piezotranslatoren) bewegbaren Spiegel. Die Korrektur der Abbildungsfehler wird durch gezieltes Verstellen eines durch geeignete Stellelemente bewegbaren Spiegels des herkömmlichen Projektionssystems zusätzlich zu dessen üblicher Bewegung oder durch gezieltes Verstellen eines zusätzlich in den Strahlengang eingebrachten und durch geeignete Stellelemente bewegbaren Korrekturspiegels erreicht. Damit wird das herkömmliche Projektionsverfahren mit Korrekturbewegungen überlagert, die durch die Korrekturfunktion vorgegeben werden.
2. Das herkömmliche System enthält mindestens einen Spiegel, dessen Abbildungsfunktion durch die Korrekturfunktion bestimmt wird. Die Korrektur der Abbildungsfehler wird zum einen durch gezielte Änderung der Form mindestens eines Spiegels des herkömmlichen Projektionssystems mittels geeigneter Stellelemente (z. B. elektrisch ansteuerbare Piezotranslatoren) und die damit verbundene Änderung des Abbildungsverhaltens erreicht. Zum anderen kann die Korrektur durch die Berücksichtigung der Korrekturfunktion bei der Formgebung mindestens eines Spiegels des herkömmlichen Projektionssystems bei dessen Herstellung erreicht werden.
3. Die hinsichtlich der Intensität steuerbare Lichtquelle des herkömmlichen Systems ist so ausgebildet, daß sie durch Beeinflussung des zeitlichen Ablaufs der Intensitätssteuerung den Forderungen der Korrekturfunktion entspricht. Der zeitliche Ablauf der Intensitätssteuerung erfüllt die Bedingung der unverzerrten Abbildung durch Umsetzung der geometrischen Aussage der Korrekturfunktion (gewonnen für eine zeitsynchrone Abbildung) auf den zeitlichen Ablauf der Projektion. Dies kann z. B. durch Zwischenspeicherung des Videobildes und Abruf der Intensitätsinformationen zu Zeiten, die den geforderten Abbildungsorten für eine unverzerrte Abbildung entsprechen, realisiert werden.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Projektion eines Videobildes auf einen Schirm mit Hilfe mindestens einer hinsichtlich der Intensität steuerbaren, ein Lichtbündel aussendenden Lichtquelle und einer Ablenkeinrichtung auf der Grundlage bewegter Spiegel, die das Lichtbündel zur Erzeugung des Bildes horizontal und vertikal führt (insgesamt als Projektionssystem bezeichnet), dadurch gekennzeichnet, daß Abbildungsfehler dieser Projektionssysteme durch Korrekturen der zeitlichen oder der geometrischen bzw. beider Charakteristiken der Abbildung beseitigt werden. Diese Korrekturen entsprechen einer Funktion zur Erlangung einer fehlerfreien Abbildung.

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfehler durch gezieltes Verstellen mindestens eines durch geeignete Stellelemente bewegbaren Spiegels, der Bestandteil dieses Projektionssystems ist oder der zusätzlich in den Strahlengang dieses Projektionssystems eingebracht ist, korrigiert werden.

3. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfehler durch gezielte Änderung des Abbildungsverhaltens bedingt durch die gezielte Formänderung mindestens eines Spiegels, der Bestandteil des Projektionssystems ist oder der zusätzlich in den Strahlengang dieses Projektionssystems eingebracht ist, mit Hilfe geeigneter Stellelemente korrigiert werden.

4. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfehler durch gezielte Formgebung mindestens eines Spiegels, der Bestandteil des Projektionssystems ist oder der zusätzlich in den Strahlengang diese Projektionssystems eingebracht ist, korrigiert werden.

5. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfehler zusätzlich durch gezielte Formgebung und/oder Formänderung der bewegten Spiegel korrigiert werden.

6. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfehler durch gezielte Beeinflussung des zeitlichen Ablaufes der Intensitätssteuerung, korrigiert werden.

7. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingung der unverzerrten Abbildung durch Umsetzung der geometrischen Aussage der Funktion zur Erlangung einer fehlerfreien Abbildung (gewonnen für eine zeitsynchrone Abbildung) auf die Steuerung des zeitlichen Ablaufes der Projektion gewonnen wird.

8. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur gezielten Beeinflussung des zeitlichen Ablaufes der Intensitätssteuerung die Intensitätsinformationen aus einem zwischengespeicherten Videobild oder zwischengespeicherten Teilen eines Videobildes zu Zeiten, die den geforderten Abbildungsorten für eine unverzerrte Abbildung entsprechen, abgerufen wird.

9. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Spiegel des gesamten Projektionssystems durch ein optisches Element ersetzt ist, welches das Lichtbündel durch Brechung (einschließlich Totalreflexion) ablenkt und die Aufgabe des ersetzten Spiegels übernimmt.

10. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsfehler durch alle möglichen Kombinationen der Ansprüche 2-9 korrigiert werden.

11. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1-3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellelemente elektrisch angesteuerte Piezotranslatoren oder elektrisch angesteuerte bimorphe Piezoaktoren sind.

12. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Spiegel oder ein optisches Element des Projektionssystems (welches das Lichtbündel durch Brechung (einschließlich Totalreflexion) ablenkt) durch dessen gezielte Formänderung oder Bewegung die Abbildungsfehler korrigiert werden sollen, durch mindestens eine äußere Begrenzungsfläche eines Piezoaktors gebildet wird.