DE19962826C1 - Projektor zur Darstellung eines Szenenbildes mit kalligraphischen Lichtern - Google Patents
Projektor zur Darstellung eines Szenenbildes mit kalligraphischen LichternInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Projektor zur Simulation eines Szenenbildes mit Kalligraphischen Lichtern, insbesondere der Sicht aus einem Flugzeug, wobei eine Steuereinrichtung die mit einem Modulator des Projektors verbunden ist, Signale für das Szenenbild und Signale für die Kalligraphischen Lichter erzeugt. DOLLAR A Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor (100) zwei Lichtquellen (10, 10') enthält, deren jede in einem festgelegten Zeitverhältnis zur anderen mit Hilfe der Signale (A, B) aus der Steuereinrichtung (60) jeweils ein helligkeits- und farbmoduliertes kollineares R-G-B-Lichtbündel (PHI¶A¶(t) und PHI¶B¶(t)) erzeugt, wobei in der ersten Lichtquelle (10) Modulatoren (2) mit einem ersten Signal (A) so angesteuert werden daß ein erstes R-G-B-Lichtbündel (PHI¶A¶(t)) die optische Information für das Szenenbild (17) un die optische Information für die Kalligraphischen Lichter enthält und in der zweiten Lichtquelle (10') Modulatoren (2') mit einem zweiten Signal (B) so angesteuert werden, daß ein zweites R-G-B-Lichtbündel (PHI¶B¶(t)) nur die optische Information für die Kalligraphischen Lichter enthält, weiterhin ein Mittel zur Strahlzusammenführung (20) vorgesehen ist, aus dem das erste und das zweite R-G-G-Lichtbündel (PHI¶A¶(t) und PHI¶B¶(t)) räumlich zusammengeführt ausstrahlen und diese gleichzeitig mit einer einzigen zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung (11, 12; 18) so auf die Projektionsfläche projiziert werden, daß sich die beiden R-G-B-Lichtbündel (PHI¶A¶(t) und ...
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Projektor zur Darstellung eines Szenenbildes, das
kalligraphische Lichter enthält, mit einer ersten und einer weiteren Lichtquelle, die Modulatoren
speisend ein erstes und ein zweites helligkeits- und farbmoduliertes Lichtbündel mit den
Grundfarben rot, grün und blau erzeugen, einer zweiachsigen, die Lichtbündel auf eine
Projektionsfläche projizierenden Ablenkeinrichtung und einem Mittel zur
Strahlzusammenführung, das die beiden Lichtbündel räumlich zusammengeführt der
Ablenkeinrichtung zuführt.
Die Simulation der Sicht eines Piloten aus einem Flugzeug oder der Sicht aus einem Schiff muß
neben der wirklichkeitsnahen Abbildung der Landschaft und des Himmels bei Tag und bei Nacht
vor allem die realistische Darstellung von bis zu 10.000 zusätzlichen lichtstarken Objekten
enthalten. Diese Lichter, die z. B. eine Flughafenbefeuerungsanlage (Landebahnbefeuerung
oder Annäherungszonen- und Schwellenbefeuerung eines Flugplatzes, Rollbahnwegweiser und
Rollverkehrszeichen) und Positionsleuchten und Orientierungsleuchten von Flugkörpern
wiedergeben, werden auch als kalligraphische Lichter bezeichnet. Sie müssen als mehr oder
weniger große, scharf begrenzte Punkte oder Striche in verschiedenen Farben innerhalb der
Frontsicht der Landschaft und/oder des Himmels dargestellt werden. Diese Darstellung muß
sowohl bei einem simulierten Nachtflug als auch bei simulierten Tageslichtbedingungen
erfolgen. Besonders problematisch ist die Simulation der Sicht aus einem Flugzeug bei
Dämmerung und bei Regen oder Nebel. Die Anforderungen an derartige Simulatoren sind zum
Beispiel im Bundesanzeiger Teil II-93/98 "Bekanntmachung der Richtlinie über die
Anforderungen an synthetische Flugübungsgeräte für Flugzeuge und das Lehrpersonal an
Flugübungsgeräten für Flugzeuge" S. 1092 bis 1103 und den dort zitierten "Joint Aviation
Requirements" JAR-STD beschrieben. Gemäß JAR der Stufe D wird ein
Sichtdarstellungssystem gefordert, das ein horizontales Sichtfeld von 75° und ein vertikales
Sichtfeld von 30° für jeden Piloten erzeugt, das wirklichkeitsgetreue Szenenbilder mit den
zugehörigen kalligraphischen Lichtern für Tag-, Dämmerungs- und Nachtbedingungen liefert.
Die Darstellung kalligraphischer Lichter innerhalb eines Szenenbildes erfolgt bisher mittels
spezieller CRT-Projektoren, deren Elektronenstrahl in denjenigen Bildpunkten übersteuert wird,
an denen sich kalligraphische Lichter befinden sollen. Die Übersteuerung des
Elektronenstrahles und seine starke Einwirkung auf die Bildschirm-Phosphore verringert die
Lebensdauer der Bildröhren drastisch, so daß diese nach relativ kurzer Betriebsdauer
ausgewechselt werden müssen. Die speziell für diesen Zweck angefertigten Bildröhren
verursachen zudem erhebliche Kosten.
Aus der WO 98/59500 A1 ist es bekannt, zur Projektion eines Videobildes zwei entsprechend in
Zeilen- und Bildrichtung abgelenkte Lichtbündel zu verwenden. Dabei wird eine
Ablenkeinrichtung verwendet, die gleichzeitig beide Lichtbündel, die entsprechend moduliert
sind, ablenkt. Jedes Lichtbündel schreibt dabei eine Hälfte des darzustellenden Bildes, wobei
die vom ersten und zweiten Lichtbündel geschriebenen Bildpunkte um ein bestimmtes Maß
voneinander versetzt sein können, um ein Bild schneller aufbauen zu können. Soll die Intensität
des Bildes erhöht werden, ist es aus der WO 98/59500 A1 bekannt, die Lichtbündel jeweils mit
derselben Bildinformation zu modulieren und dann beide Lichtbündel zu überlagern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Projektor zur Darstellung eines Szenenbildes
mit kalligraphischen Lichtern zu schaffen, mit dem diese in ihrer Lichtstärke realistisch
dargestellt werden können.
Diese Aufgabe wird beim eingangs erwähnten Projektor dadurch gelöst, daß eine
Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die von der ersten Lichtquelle gespeisten Modulatoren mit
der Bildinformation für das Szenenbild und die von der zweiten Lichtquelle gespeisten
Modulatoren nur mit der Information für die einzelnen Lichtpunkte ansteuert.
Dabei werden mit dem ersten Lichtbündel das Szenenbild mit den kalligraphischen Lichtern und
mit dem zweiten Lichtbündel nur die kalligraphischen Lichter dargestellt, wobei eine genaue
Überlagerung der kalligraphischen Lichter, die durch das erste Lichtbündel erzeugt werden und
der kalligraphischen Lichter, die durch das zweite Lichtbündel erzeugt werden, mit der einen
Ablenkeinrichtung erfolgt.
Die Lichtquelle ist nach dem heutigen Stand der Technik ein Laser, da bisher nur mit diesem ein
hinreichend kollineares Lichtbündel ausreichender Intensität erzeugbar ist. Prinzipiell funktioniert
aber auch jede andere Lichtquelle, die ein Strahlenbündel geringer Divergenz aussendet, z. B.
ein Super-Lumineszenz-Strahler.
Als Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung sind alle optischen Einrichtungen geeignet,
die die zwei Lichtbündel verlustarm unter definierten Bedingungen kollinear überlagern oder
parallel nebeneinander legen oder unter einem definierten Winkel abstrahlen. Wie sich aus den
nachfolgend genannten Fällen zeigt, bedeutet "räumlich zusammengeführt", daß die beiden
Lichtbündel eine bestimmte Anzahl n von Bildpunkten innerhalb einer Zeile und/oder eine
bestimmte Anzahl m von Zeilen auseinander liegen. Dabei kann auch n = 0 und m = 0 sein, d. h.
die beiden Lichtbündel sind zu einem kollinearen Lichtbündel vereinigt. Besonders zweckmäßig
ist die Ausführung des Mittels zur räumlichen Strahlzusammenführung in Form einer
Lichtleitfaserverbindung zwischen den modulierbaren Lichtquellen und der zweiachsigen
Ablenkeinrichtung, die in einem Projektionskopf enthalten ist, von welchem die Bildprojektion
ausgeht.
Zeitverhältnis und Zeitablauf der Intensitätsmodulation der Lichtbündel und der zweiachsig
arbeitenden Ablenkeinrichtung werden so gewählt, daß diese synchron arbeiten, womit der
technische Aufwand minimiert wird.
In einem ersten Fall erzeugt das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung aus dem ersten
Lichtbündel und dem zweiten Lichtbündel ein einziges kollineares Lichtbündel, welches aus
einem Ursprungspunkt heraus durch die zweiachsig arbeitende Ablenkeinrichtung zeilenmäßig
und bildmäßig abgelenkt wird. Die Steuereinrichtung erzeugt die ersten und die zweiten Signale
zur Ansteuerung der Modulatoren, die zu einem Zeitpunkt der einen optischen Information für
den gleichen Bildpunkt in der gleichen Zeile entsprechen.
Als Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung kommt hier beispielsweise eine
Spiegelanordnung oder ein optischer Verbindungsaufspalter in Form eines Faserkopplers oder
eines Streifenwellenleiterkopplers oder eines Prismenteilers zur Anwendung.
In einem zweiten Fall hält das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung das erste
Lichtbündel und das zweite Lichtbündel getrennt, führt diese jedoch in einem definierten Abstand
und unter einem definierten Winkel räumlich zusammen, so daß die Strahlablenkung beider
Lichtbündel aus einer Ebene heraus mit Hilfe der zweiachsigen Ablenkeinrichtung gleichzeitig
erfolgt. Die Steuereinrichtung erzeugt das erste und das zweite Signal zur Ansteuerung der
Modulatoren zu einem gleichen Zeitpunkt, jedoch sind die dadurch erzeugten optischen
Informationen verschiedenen Bildpunkten im Bild zugeordnet. Das erste Signal entspricht in
diesem Fall der optischen Information für den Bildpunkt der durch das erste Lichtbündel
dargestellt wird und das zweite Signal entspricht der optischen Information für den Bildpunkt der
durch das zweite Lichtbündel dargestellt wird. Dabei sind die durch das erste Signal und das
zweite Signal übertragenen Bildinformationen zeitlich so gegeneinander verzögert, daß die
zeitliche Verschiebung Δt0 einem Abstand a' entspricht, den die beiden Lichtbündel auf der
Projektionsfläche haben. Dieser Abstand hängt von der Taktrate der Bildpunkte und/oder der
Zeilen ab, die durch die ganze Zahl n von Bildpunkten und/oder die ganze Zahl m von Zeilen
und die darzustellende Videonorm gegeben ist. Eine genaue Beschreibung der Verarbeitung der
eingehenden Signale zum Schreiben eines Bildes mit nebeneinander liegenden Lichtbündeln ist
aus der DE 197 26 860 C1 zu entnehmen.
Als Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung kommt hier beispielsweise eine
Spiegelanordnung oder ein optischer Wellenleiter in Form eines Faserduos oder aneinander
geführter Streifenwellenleiter zur Anwendung.
Der Einsatz eines Faserduos, bei dem an einem Ende zwei Lichtleitfasern dicht aneinander
geführt sind und deren andere Enden jeweils mit einer der modulierbaren Laserlichtquellen
verbunden sind, bietet Vorteile hinsichtlich Aufwand und Effizienz der Lichtübertragung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen Projektor, der das Szenenbild und die kalligraphischen Lichter mit einem
einzigen kollinearen Lichtbündel schreibt;
Fig. 2 einen Signalverlauf für einen Projektor nach Fig. 1;
Fig. 3 einen Projektor, der das Szenenbild und die kalligraphischen Lichter mit zwei
nebeneinander liegenden kollinearen Lichtbündeln schreibt, und
Fig. 4 einen Signalverlauf für einen Projektor nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt einen Projektor 100 zur Darstellung eines Szenenbildes und kalligraphischer Lichter,
bei dem das Licht zweier Lichtquellen 10 und 10' mit der Intensität ΦA(t) + ΦB(t) kollinear
überlagert auf eine Projektionsfläche 17 projiziert wird. Zur Erzeugung des Szenenbildes und
der kalligraphischen Lichter wird ein Steuerrechner 60 verwendet, der eine Bildfolge gespeichert
hat, oder dem mit einem Eingangssignal E Bildinformationen von externen Quellen geliefert
werden. Der Steuerrechner erzeugt ein Bildsignal A für eine erste Lichtquelle 10. Dieses
Bildsignal A enthält die Steuersignale zur Intensitäts- und Farbmodulation, die der optischen
Information für das Szenenbild mit den kalligraphischen Lichtern entsprechen. Der
Steuerrechner erzeugt weiterhin ein Bildsignal B für eine zweite Lichtquelle 10'. Dieses
Bildsignal B enthält die Steuersignale zur Intensitäts- und Farbmodulation, die der optischen
Information nur für die kalligraphischen Lichter entsprechen.
Der Steuerrechner 60 liefert weiterhin Signale zur Steuerung eines Zeilenspiegels 11
(Polygonspiegel) und eines Bildspiegels 12 (Kippspiegel) und empfängt von diesen Baugruppen
Signale zur Synchronisation der Modulation der Lichtquellen 10 und 10' mit den augenblicklichen
Winkelstellungen α bzw. β des Bildspiegels 12 bzw. des Zeilenspiegels 11. Das helligkeits- und
farbmodulierte Lichtbündel mit der Intensitätsfunktion ΦA(t) (t = Zeit) ist linear polarisiert, was in
der Fig. 1 durch Kreise angedeutet ist. Das helligkeits- und farbmodulierte Lichtbündel mit der
Intensitätsfunktion ΦB(t) ist ebenfalls, allerdings zum Licht ΦA(t) orthogonal, linear polarisiert, was
in der Fig. 1 durch Striche angedeutet ist.
Die beiden Lichtbündel werden einer Einrichtung zur Strahlzusammenführung 20 zugeführt, die
im Beispiel nach Fig. 1 ein Polarisationsprisma ist, mit dessen Hilfe die senkrecht zueinander
linear polarisierten Lichtbündel kollinear überlagert werden.
Somit fällt auf den Zeilenspiegel 11 ein einziges kollineares Lichtbündel ein, das in
Zeilenrichtung abgelenkt wird, dann auf den Bildspiegel 12 trifft und in Bildrichtung abgelenkt
wird. Eine den Ablenkwinkel vergrößernde Transformationsoptik 13 projiziert ein einziges
helligkeits- und farbmoduliertes Lichtbündel mit der Intensität ΦA(t) + ΦB(t) auf die
Projektionsfläche 17. Innerhalb einer zeitlichen Periode T, die der Zeitdauer zum Schreiben
einer Zeile entspricht, wird die Bildinformation einer Zeile als Intensitätsverteilung ΦC{T} entlang
des Verlaufes der Zeile geschrieben. Diese Intensitätsverteilung innerhalb der Zeile wird vom
menschlichen Auge erfaßt, wobei der Sehsinn alle Zeilen einer mit diesen Zeilen beschriebenen
Bildfläche zu einem geschlossenen Bildeindruck zusammenfügt.
Fig. 2 zeigt vier Funktionen, die zueinander in Beziehung stehen und daher unmittelbar
untereinander angeordnet sind. Das Diagramm σ(t) stellt die Ablenkung einer Spiegelfläche des
Zeilenspiegels innerhalb einer Periode T = {0 bis 64 µs} zum Schreiben einer Zeile dar. Die
Zeitangaben entsprechen der CCIR-Norm Standard B, G. Während des Zeitintervalls zwischen
0 µs und 52 µs wird die optische Information übertragen, die in der Zeile enthalten ist. Das
Zeitintervall von 52 µs bis 64 µs ist die sogenannte Totzeit, die den Sprung von einer
Spiegelfläche zur anderen Spiegelfläche bei einem Polygonspiegel überbrückt oder die
Rückstellzeit eines Kippspiegels ist.
Wie aus den Diagrammen ΦA(t) und ΦB(t) ersichtlich ist, wird ein optisches Signal nur während
des Zeitintervalls von 0 µs bis 52 µs übertragen, dies zeigen die weiß ausgezeichneten
Bereiche, die beispielhaft die Lichtintensität der helligkeits- und farbmodulierbaren R-G-B-
Lichtquelle 10 als Funktion der Zeit t mit ΦA(t) und der helligkeits- und farbmodulierbaren R-G-
B-Lichtquelle 10' mit ΦB(t) darstellen.
Das Diagramm ΦC{T} stellt die innerhalb der Periode T einer Zeile zur Darstellung kommende
Lichtintensität dar, die vom menschlichen Auge, wie oben beschrieben, innerhalb des
Zeitraumes eines vollständigen Bildwechsels wahrgenommen wird. Auch hier stellen die weiß
ausgezeichneten Bereiche die Intensität dar. Deutlich ist zum Beispiel zum Zeitpunkt t1 zu
erkennen, daß die Intensitäten ΦA(t1) = 100% und ΦB (t1) = 100% sind, die sich innerhalb der
Periode T eines Bildes zum Zeitpunkt t1 überlagern und somit ΦC(t1) = 200% ist.
Somit ist in bestimmten Bildpunkten einer Zeile 200% Intensität der im eigentlichen Bild maximal
möglichen 100% Intensität vorhanden. Infolge der nichtlinearen und relativen Wahrnehmung von
Intensitätsunterschieden durch das menschliche Auge erscheint dort in einem Bild ein sehr hell
hervorscheinender heller Punkt, ein kalligraphisches Licht.
Hier stellt jede der Lichtintensitäten ΦA(t) und ΦB(t) zu einem gleichen Zeitpunkt T einen gleichen
Bildpunkt n in der einen m-ten Zeile dar, d. h. die Verzögerung der die Modulatoren steuernden
Signale ist Δt0 = 0 µs.
In Bildpunkten, in denen kalligraphische Lichter dargestellt werden, muß jedoch nicht zwingend
die Intensität von 200% eingestellt werden. Es ist auch jeder Wert zwischen 100% und 200%
einstellbar, wie zum Zeitpunkt t2 gezeigt ist.
In Fig. 3 ist ein weiterer Projektor zur Simulation eines Szenenbildes und kalligraphischer Lichter
dargestellt, der mit vier örtlich getrennten Baugruppen arbeitet: einem Steuerrechner 60, zwei
helligkeits- und farbmodulierbaren R-G-B-Lichtquellen 10, 10' und einem Projektionskopf 14. Der
Projektionskopf 14 enthält das zweiachsig arbeitende Ablenksystem, in diesem Beispiel ein
kardanisch gelagerter Schwingspiegel 18. Weiterhin ist eine die Ablenkwinkel vergrößernde
Transformationsoptik 13 vorgesehen. Die Verbindungen des Projektionskopfes 14 mit den
beiden Lichtquellen 10 und 10' erfolgen optisch durch die Lichtleitfasern 5 und 5' und über
Versorgungs- und Signalleitungen 9 und Datenleitungen 6 und 6'. Jede Lichtleitfaser 5 und 5' ist
an ihrem Eingang mit jeweils einem Fasersteckverbinder 7 versehen. Damit ist eine einfache,
schnelle und justagefreie Verbindung der beiden relativ ortsunabhängigen Baugruppen
Lichtquellen 10, 10' und Projektionskopf 14 realisiert. In jeder der Lichtquellen 10, 10' ist eine
Elektronikeinheit 8 bzw. 8' eingebaut.
Die Elektronikeinheit 8 enthält ein Eingangsmodul 30 zur Wandlung eines diesem Kanal
zugeordneten Videosignals in ein dem Gerätesystem angepaßtes digitales R-G-B-Videosignal,
eine Steuerschaltung 50 zur Ansteuerung des Schwingspiegels 18 für die Bildpunkt- und
Zeilenrasterung und eine Einheit zur Bildberechnung 40 zur Ansteuerung der Modulatoren 2, die
synchron zur zweiachsigen Strahlablenkung erfolgt. Die Elektronikeinheit 8' der R-G-B-
Lichtquelle 10' weist den gleichen Aufbau auf.
Die Ansteuerung der Elektronikeinheiten 8 und 8' erfolgt mit einem Rechner 60, der die
eingehende oder gespeicherte Videoinformation E auf die zwei Lichtquellen 10 und 10' verteilt.
Die Ausgänge der zwei Lichtleitfasern 5, 5' sind im Projektionskopf 14 räumlich so aneinander
geführt, daß diese die austretenden Lichtbündel in vorbestimmten Richtungen auf das
zweiachsig arbeitende Ablenksystem fallen. Dazu sind die Lichtleitfasern 5 und 5' auf einem
Träger 20 in einem Abstand a parallel zueinander ausgerichtet und fixiert; sie bilden ein
sogenanntes Faserduo. Die durch den Träger 20 festgelegte Ebene, in der die Enden der
Lichtleitfasern 5, 5' fixiert sind, entspricht im Beispiel der Zeilenrichtung im Bild. Daher werden
hier zu einem Zeitpunkt verschiedene Bildpunkte innerhalb einer Zeile geschrieben. Der Abstand
dieser beiden Bildpunkte auf der Projektionsfläche 17 ist mit a' bestimmt und entspricht einer
ganzen Zahl n von Bildpunkten innerhalb einer m-ten Zeile.
Weiterhin ist eine Koppeloptik 16 vorgesehen, die mit den Ausgängen der Lichtleitfasern 5 und
5' auf dem Träger 10 korrespondiert.
Der Abstand a der Lichtleitfaserenden auf dem Träger 10 und die Abbildungseigenschaften der
Koppeloptik 16 bestimmen den Abstand a' der beiden Lichtbündel auf der Projektionsfläche 17,
der durch eine ganze Zahl n Bildpunkte mal Bildpunktabstand festgelegt ist und daher
unabhängig von der Transformationsoptik und der Projektionsentfernung ist. Die Ausführung
einer derartigen Baugruppe und alternativer Lösungen sind in der WO 98/59500 ausführlich
beschrieben.
Das Faserduo ist zum Beispiel so gefertigt und zum zweiachsig arbeitenden Ablenksystem
ausgerichtet, daß die beiden modulierten Lichtbündel auf der Projektionsfläche mit 45 Pixel
Abstand a' in einer Zeile voneinander entfernt sind. Es werden gleichzeitig zwei kollineare
Lichtbündel nebeneinander liegend in einer Zeile geschrieben, wobei jedes Lichtbündel so
moduliert wird, daß die richtige optische Information an dem jeweiligen Bildpunkt auf der
Projektionsfläche erzeugt wird. Die zeitliche Verzögerung der beiden Signale zur Modulation
beträgt dann 2 µs. Anhand von Fig. 4 wird nachfolgend erläutert wie dies gemäß der Erfindung
erfolgt.
Fig. 4 stellt vier Funktionen dar, die zum Schreiben einer einzelnen Zeile mit Hilfe des
Schwingspiegels 18 wesentlich sind. Die bildmäßige Aneinanderreihung vieler Zeilen durch
Bildspiegel 12 erzeugt das Szenenbild mit den kalligraphischen Lichtern.
Das Diagramm σ(t) stellt die Ablenkung der Spiegelfläche des Schwingspiegels innerhalb einer
Periode T einer Zeile dar. Während des Zeitintervalls zwischen 0 µs und 52 µs wird die optische
Information übertragen, die in der Zeile enthalten sein soll und das Zeitintervall von 52 µs bis 64 µs
ist die sogenannte Totzeit, die durch die Videonorm vorgegeben ist.
Wie aus den Diagrammen ΦA(t) und ΦB(t) ersichtlich ist, wird ein optisches Signal nur während
des Zeitintervalls von 0 µs bis 52 µs übertragen, dies zeigen die weiß ausgezeichneten
Bereiche, die beispielhaft die Lichtintensität der helligkeits- und farbmodulierbaren R-G-B-
Lichtquelle 10 mit ΦA(t) und der helligkeits- und farbmodulierbaren R-G-B-Lichtquelle 10' ΦB(t)
darstellen. Hier ist im Unterschied zu Fig. 2 deutlich die Verschiebung der Intensität ΦA(t1) zur
Intensität ΦB(t3) um die Verzögerungszeit Δt0 = t1 - t3 = 2 µs zu erkennen.
Das Diagramm ΦC{T} stellt die innerhalb einer Periode T in einer Zeile zur Darstellung
kommende Lichtintensität dar, die vom menschlichen Auge jedoch innerhalb des Zeitraumes
eines vollständigen Bildwechsels wahrgenommen wird. Auch hier stellen die weiß
ausgezeichneten Bereiche die Intensität dar. Deutlich ist hier zu erkennen, daß die Intensität Φ
A(t1) und die Intensität Φ(t3) innerhalb der Periode T (während des Schreibens einer Zeile)
überlagert sind. Somit erscheint dem Betrachter des Bildes der Bildpunkt, der dem Zeitpunkt t1
zugeordnet ist, mit einer Intensität von 200%.
Wesentlich ist hier, daß die Modulation des Lichtbündels mit der Intensität ΦA zeitlich gegenüber
der Modulation des Lichtbündels mit der Intensität ΦB um -Δt0 versetzt ist. Die zeitliche
Verzögerung Δt0 muß dabei so groß gewählt werden, daß die beiden Lichtbündel, die mit dem
Abstand a parallel aus den beabstandeten Lichtleitfasern austreten, auf der Projektionsfläche
mit einem Abstand a' auftreffen und die optische Information erzeugen, die den jeweiligen
Bildpunkten zugeordnet ist. Somit entsteht beim Betrachter der Eindruck, daß sich die
Intensitäten der Lichtbündel in bestimmten Bildpunkten summieren, obwohl diese um Δt0 zeitlich
verschoben nacheinander an den Ort des gleichen Bildpunktes geschrieben werden. Infolge der
nichtlinearen, relativen und zeitlich durch das menschliche Auge nicht auflösbaren
Wahrnehmung solcher Intensitätsunterschiede sieht der Betrachter in einem Bild einen sehr hell
hervorscheinenden hellen Punkt, ein kalligraphisches Licht.
Claims (7)
1. Projektor zur Darstellung eines Szenenbildes, das kalligraphische Lichter enthält, mit
einer ersten und einer zweiten Lichtquelle (10, 10'), die Modulatoren (2, 2') speisen, welche ein erstes
und ein zweites helligkeits- und farbmoduliertes Lichtbündel mit den Grundfarben rot, grün und blau
abgeben,
einer zweiachsigen, die Lichtbündel auf eine Projektionsfläche projizierenden Ablenkeinrichtung (11, 12, 18), und
einem Mittel zur Strahlzusammenführung (20), das die beiden Lichtbündel räumlich zusammengeführt der Ablenkeinrichtung (11, 12, 18) zuführt,
gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (60), die die von der ersten Lichtquelle (10) gespeisten Modulatoren (2) mit der Bildinformation für das Szenenbild und die von der zweiten Lichtquelle (10') gespeisten Modulatoren (2') nur mit der Information für die kalligraphischen Lichter ansteuert.
einer zweiachsigen, die Lichtbündel auf eine Projektionsfläche projizierenden Ablenkeinrichtung (11, 12, 18), und
einem Mittel zur Strahlzusammenführung (20), das die beiden Lichtbündel räumlich zusammengeführt der Ablenkeinrichtung (11, 12, 18) zuführt,
gekennzeichnet durch
eine Steuereinrichtung (60), die die von der ersten Lichtquelle (10) gespeisten Modulatoren (2) mit der Bildinformation für das Szenenbild und die von der zweiten Lichtquelle (10') gespeisten Modulatoren (2') nur mit der Information für die kalligraphischen Lichter ansteuert.
2. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung erste
Signale (A) mit der Bildinformation für das Szenenbild an die von der ersten Lichtquelle (10) gespeisten
Modulatoren (2) und zweite Signale (B) mit der Information für die kalligraphischen Lichter an die von
der zweiten Lichtquelle (10') gespeisten Modulatoren (2') abgibt.
3. Projektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signale (A,
B) zu jedem Zeitpunkt (t) der optischen Information für den gleichen Bildpunkt (n) in der gleichen Zeile
(m) entsprechen, und daß das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung (20) aus dem ersten und
dem zweiten Lichtbündel ein einziges kollineares Lichtbündel erzeugt, so daß die Strahlablenkung (11,
12; 18) beider R-G-B-Lichtbündel aus einem Ursprungspunkt heraus erfolgt.
4. Projektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur räumlichen
Strahlzusammenführung (20) ein optischer Verbindungsaufspalter in Form eines Faserkopplers oder
eines Streifenwellenleiterkopplers oder eines Prismenteilers ist.
5. Projektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signale (A,
B) zu jedem Zeitpunkt (t) den Informationen für verschiedene Bildpunkte im Szenenbild (17)
entsprechen und das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung (20) das erste und das zweite
Lichtbündel in einem definierten Abstand (a) und unter einem definierten Winkel räumlich
zusammenführt, so daß die Strahlablenkung beider R-G-B-Lichtbündel aus einer Ebene heraus
gleichzeitig erfolgt, wobei die durch das erste Signal (A) und das zweite Signal (B) den Modulatoren (2,
2') zugeführten, zeitlich verschobenen Bildinformationen abhängig vom einer ganzen Zahl n von
Bildpunkten und/oder einer ganzen Zahl m von Zeilen entsprechenden Abstand (a') der beiden
Lichtbündel auf der Projektionsfläche und von einer durch die darzustellende Videonorm bestimmten
Taktrate der Bildpunkte und/oder der Zeilen gewählt sind.
6. Projektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur
Strahlzusammenführung (20) eine Spiegelanordnung oder ein optischer Wellenleiter in Form eines
Faserduos oder ein Substrat mit zwei aneinander geführten Streifenwellenleitern ist.
7. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiachsige Ablenkeinrichtung
ein zweiachsig gelagerter Schwingspiegel (18) ist oder ein als Zeilenspiegel (11) fungierender
Polygonspiegel und ein als Bildspiegel (12) dienender Kippspiegel ist.
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