EP1554890A1 - Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system - Google Patents

Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system

Info

Publication number
EP1554890A1
EP1554890A1 EP03773658A EP03773658A EP1554890A1 EP 1554890 A1 EP1554890 A1 EP 1554890A1 EP 03773658 A EP03773658 A EP 03773658A EP 03773658 A EP03773658 A EP 03773658A EP 1554890 A1 EP1554890 A1 EP 1554890A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optics
transformation
projection surface
light
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03773658A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christhard Deter
Jörg WUNDERLICH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LDT Laser Display Technology GmbH
Original Assignee
Jenoptik LDT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jenoptik LDT GmbH filed Critical Jenoptik LDT GmbH
Publication of EP1554890A1 publication Critical patent/EP1554890A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/125—Details of the optical system between the polygonal mirror and the image plane
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for projecting an image onto a projection surface, which is built up from pixels, with at least one light source that emits a light beam, the intensity of which can be changed, and a deflection device that deflects the light beam onto the projection surface, with a two-stage transformation optics between the deflection device and the projection surface.
  • the invention further relates to optical systems for changing the angle of an incident light beam, with a two-stage transformation optics.
  • Projection systems for projecting colored images are known from the prior art.
  • the image sources are e.g. Computer generated images or video sources are available. Different projection technologies are used.
  • DE 43 26 899 A1 describes a projection system which is used for
  • Color imaging uses three CRTs, one each for the primary colors red, green and blue.
  • the images generated on the surfaces of each of the CRTs are imaged by an imaging optical system on a projection surface and superimposed there.
  • US Pat. No. 5,321,499 A also describes a projection system with three CRTs, the three partial images of which are superimposed by dichroic mirrors, so that only one optical system still images on the projection surface.
  • the observer standing between the projector and the projection surface can use the
  • a projection lamp is used for image generation in cooperation with an illuminated LCD matrix for image modulation.
  • the LCD matrix is in turn imaged on the projection surface by an imaging optical system with an opening whose size is in the range of several centimeters.
  • EP 0 734 184 A2 describes a projection system which works with three LCD matrices which are operated in reflection.
  • is one of the laws of Enough projection optics are necessary, which, in order to provide correspondingly bright images, must also be dimensioned correspondingly large in diameter.
  • Image modulation uses three reflecting mirror matrices.
  • an imaging optical system is used for projection onto the projection surface, the free light emission of which is between 5 cm and 10 cm in size.
  • Such a projector is referred to in the context of this invention as a laser projector.
  • the novel optical system described there is not used to magnify an internal small primary image generated in the projector, but rather to enlarge or reduce the deflection angles of the scanned laser beams in the horizontal and vertical directions that enter the optical system.
  • the technical requirements for the optical system for changing the deflection angle are essentially: enlargement of the angle, depth of field, geometric and chromatic aberrations, transmission.
  • the size of the opening of the angle-changing optics is also typically in the range between 5 cm and 10 cm.
  • Projection systems on a reflected light projection surface is the projector in relation to the one or the
  • the observer has one or more optical systems in his field of vision from his usual position.
  • scattered light is generated in any case, reinforced by dust and dirt particles.
  • This stray light is distracting when viewing the projected image.
  • the object of the invention is a projection arrangement in which an observer
  • the object is achieved by an arrangement for projecting a color video image composed of pixels onto a projection surface, the arrangement comprising at least one light source which emits a light beam and whose intensity can be changed, a deflection device which deflects the light beam onto the projection surface and has a two-stage transformation optics, which is arranged between the deflection device and the projection surface and consists of two subsystems of positive refractive power, and wherein, in
  • the entrance pupil lies in front of the first lens vertex of the transformation optics and the exit pupil of the transformation optics lies between the lens vertex of the last lens of the transformation optics and the projection surface, and a diaphragm is arranged in the exit pupil. Due to the position of the exit pupil and the arrangement of the diaphragm in it, an observer cannot perceive any scattered light.
  • the comparatively small aperture serves as a point of passage for the light beam that writes the picture.
  • the solution according to the invention can be used for any type of projections which are expanded with a writing light beam.
  • a light source that emits laser radiation is particularly advantageous.
  • Projectors that work with laser radiation are also known as laser projectors.
  • the solution according to the invention has advantages above all where the observer must simultaneously look in the direction of the projector in order to observe the projected image.
  • the diaphragm Seen in the direction of light propagation, the diaphragm is arranged after the last lens apex of the transformation optics.
  • the aperture is typically 1 cm to 50 cm after the last lens apex, so that almost all structural conditions that a projection system requires can be met.
  • the diaphragm can also be applied directly to the surface of the last optical surface of the transformation optics, as seen in the direction of light.
  • the aperture is part of a housing of the transformation optics.
  • the lenses of the transformation optics are contained in the housing.
  • At one end of the housing is the mechanical connection to a biaxial deflector.
  • At another end of the housing is the diaphragm, which represents the light exit for the deflected light beam.
  • the distance of the diaphragm from the last lens apex is advantageously less than 5 cm.
  • Another embodiment of the invention is that the screen is integrated in the surface of a wall and the transformation optics with the associated biaxial deflection device is positioned to the screen in the wall.
  • the position of the aperture in the Projection area is thus designed so that there is a minimum possible diameter
  • a further development of the invention consists in that the wall forms the projection surface with one side, the projector with its transformation optics is arranged on an opposite side and the diaphragm is incorporated into the projection surface.
  • This arrangement is particularly in the case of a cylinder projection or a
  • the transformation optics can be corrected for a distortion-free mapping (or directory-free).
  • a correction can, depending on the application, for. B. after the tangent condition, which is described in more detail in DE 43 24 849 A1, or the angular condition.
  • the correction according to the angular condition is particularly advantageous when projecting onto a cylindrical or spherical projection surface.
  • transformation optics for a projection in a spherical surface for a projection in a spherical surface
  • Transformation optics designed so that the entrance angle and exit angle of the incident or emerging light bundle are directly proportional to each other. This means that when projecting from the center of a spherical dome, e.g. B. from the center of a planetarium, a Cartesian test pattern (chess board) can be projected without geometric distortion.
  • an optical system for changing the angle of an incident light bundle is provided, with a two-stage transformation optics, which consists of two subsystems of positive refractive power, which, viewed in the direction of light propagation, are arranged one behind the other, the ratio of the refractive power of the subsystems to the angular magnification of the deflected one
  • Beam bundle is determined and the arrangement of the lenses in the second subsystem is selected so that - seen in the direction of propagation of light - the exit pupil of the transformation optics lies between the vertex of the last lens of the transformation optics and the projection surface and a diaphragm is arranged in the exit pupil.
  • Exit pupil provides the advantages of the invention described above.
  • the optical system or the diaphragm can be further developed in the same way as in the arrangement according to the invention described above.
  • the transformation optics can be corrected for distortion-free imaging. Such a correction can, for example, again be carried out according to the tangent condition or the angular condition.
  • an optical system for changing the angle of an incident light bundle is provided, with a two-stage optical system for angular transformation, the exit pupil of which lies within the lenses of the optical system, a relay optical system consisting of two subsystems of positive refractive power, seen in the direction of light propagation, behind the optical system Angular transformation is arranged, the arrangement of the lenses in the second subsystem of the relay optics is chosen so that, seen in the direction of propagation of the light, a
  • Exit pupiUe the relay optics between the lens vertex of the last lens of the relay optics and the projection surface, and wherein a diaphragm is arranged in the exit pupil of the relay optics.
  • the relay optics do not change the amount of the angles of the light beams entering and leaving them, only the sign (the original light is reversed and upside down).
  • the use of the relay optics is particularly advantageous when existing optics for angular transformation are combined with the relay optics and the aperture, so that with the
  • the two-stage optics for angular transformation can be corrected for distortion-free imaging. This correction can, depending on the application. B. after the
  • optical system or the diaphragm can be further developed in the same way as in the arrangement according to the invention described above.
  • the invention is explained in more detail below by way of example with reference to the figures. Show it
  • Fig. 1 Arrangement of a projection system in a dome according to the prior art
  • FIG. 2 arrangement of a projection system according to the invention, FIG. 3 transformation optics according to the invention, FIG. 4 optics for angular transformation according to the prior art with an additional relay optics according to the invention, FIG. 5: schematic of a relay optics, FIG. 6: projector with a transformation optics, according to the invention with a built-in bezel.
  • FIG. 1 shows a projection system for image display in a projection dome 101 with four projectors 105 (three are shown in the figure) according to the known prior art.
  • the four projectors 105 are laser projectors, each with transformation optics 109. They generate four images which are put together on a projection surface 121 of a wall 103 of a dome in such a way that a holistic image is produced.
  • the observer 108 of the image is seated inside the projection dome 101 on a spectator stand 102, in the example below an equatorial plane 104.
  • the projectors 105 are arranged in relation to the wall 103 of the dome so that the dome is offset by 90 ° behind the equatorial plane, as seen by the observer the wall 103 are arranged in a plane 106.
  • openings 103 are provided in the wall 103 which are dimensioned so large that no image cropping takes place.
  • one of the projectors 105 ' is arranged such that its transformation optics 109 ' protrude into the opening 107 'of the wall 103.
  • the observer 108 can look directly at a light exit opening of the transformation optics 109 ' when viewing the image in the projection dome 101.
  • Breakthrough is connected, which is shown in FIG. 1 as an example using the projector 105 "with its transformation optics 109 " and the comparatively larger breakthrough 107 ".
  • the observer sends the same disturbing image information to the
  • FIG. 2 shows the projection system according to the invention for displaying images in the projection dome 101 with four projectors 105 (three are shown in the figure).
  • the four projectors 105 are laser projectors, each with a transformation optics 109 according to the invention.
  • the use of laser projectors, i. of projectors that work with a biaxially deflected light bundle is a prerequisite for the diameter of the openings 107 in the wall 103 to be minimized.
  • the laser projectors consist of a projector 105 with a biaxial deflection device 112 and the transformation optics 109 as well as a light source 122.
  • a single light source 122 is set up away from the location of the four projectors 105 and via electrical ones
  • optical fiber connections 123 Such laser projectors are described for example in DE 43 24 848 C1.
  • RGB laser as the light source 122
  • four spatially combined and intensity-modulated red-green-blue light bundles are generated, and with each projector 105 colored images are projected, which are combined on the projection surface 121 to form an overall image.
  • one light source 122 can also be installed in each of the projectors (not shown).
  • the projectors 105 are here - as seen by the observer 108 - behind the wall 103 of the dome so that an exit pupil AP of each transformation optics 109 lies within the openings 107.
  • the breakthroughs here have the function of one
  • the opening (free diameter for the beam path of the projection light) is typically between 1 and 10 mm, depending on the angle enlargement and the beam diameter of the incident light bundle 113. Compared to the free diameter of known projection optics, this is a factor of 10 to 100 smaller.
  • the diaphragm does not provide any scattered light, so that the observer 108 does not perceive any light at this point when looking at the opening 107.
  • the breakthrough with the optical function of a diaphragm when the observer is in the usual position, also prevents the observer 108 from looking at the last lens vertex of the transformation optics, as seen in the direction of light propagation. This is not the case only if the observer is positioned so that he has his eye point near or in the main projection beam 110 of the projector 105. However, this position is practically excluded due to the risk of harmful radiation.
  • Projectors can now also be arranged within the projection dome 101 without the observer 108 noticing a noticeable disturbance in the image information.
  • FIG. 3 shows the optical diagram of the transformation optics according to the invention, which is used in an arrangement according to FIG. 2.
  • Numbers 1 to 14 denote the optical surfaces.
  • a first subsystem has the optical surfaces 2 to 6 and a second subsystem has the optical surfaces 7 to 13.
  • a transformation optic with an angular magnification of two has the following structure, for example:
  • the optical system consists of two subsystems with positive refractive power.
  • the ratio of the refractive powers determines the angular magnification of the deflected beam.
  • the transformation optics are color corrected for the wavelengths of the light bundles 113, 114 in the three primary colors red, green and blue and are suitable for color image display.
  • the biaxial deflection device 112 is positioned at a distance of 40.936 mm in front of the lens apex of the optical surface 2, which deflects the incident light bundle 113 in the line direction and image direction.
  • the stage of the transformation optics 109 is formed by the optical surfaces 2 to 7.
  • Deflected light beams 114 generate an intermediate image in an intermediate image plane ZBE, which lies between the first optical system and a second optical system.
  • the second optical system is determined by the optical surfaces 7 to 13.
  • the two optical systems are dimensioned such that an exit pupil AP (area 14) of the overall system
  • the diaphragm 111 is arranged, the diameter of which is selected to be so large that none of the deflected light bundles 114 is cut off.
  • the incident light beam 113 has a beam diameter of 5 mm and the diaphragm 111 has a free diameter of 2.7 mm and an angular acceptance of the deflected light beam of +/- 10 °.
  • the correction factor here is 1.08 and takes into account the divergence of the light beam and the fact that the entrance pupil EP in the biaxial deflection device 112, which consists of two deflecting mirrors attached to one another for each of the axes, only at one location on one of the mirrors or between the mirrors (see also Fig.
  • the projection surface 121 is only indicated, since it is arranged several meters from the aperture 111.
  • a relay optic 116 is assigned to a known optic for angular transformation 115, which is corrected according to the tangent condition, for example according to DE 43 24 849 A1.
  • the relay optics 116 - as seen in the direction of propagation of the light - to the optics for angular transformation 115 are arranged such that the exit pupil of the optics for angular transformation AP ⁇ is equal to the entrance pupil of the relay optics EP Re ⁇ .
  • These pupils are located here at a location within the lens optics for angular transformation 115.
  • the two-axis deflection device 112 is located at the location of the entrance pupil EP WT of the optics for angular transformation 115.
  • the relay optics 116 is used for pupil transformation and is here only as a replacement system with theirs
  • the relay optics 116 shifts the step pupil AP W ⁇ of the optics for the angular transformation 115 to the location of the diaphragm 111.
  • the diaphragm 111 is incorporated into the wall 103, which forms the projection surface 121.
  • the use of relay optics 116 for pupil transformation has the advantage that conventional optics for angular transformation for applications in the planetarium or simulator
  • FIG. 5 shows relay optics 116, which is calculated for a monochrome light beam.
  • the angular acceptance of the relay optics is a maximum of +/- 30 ° in relation to the deflected light bundle 114.
  • the diameter of a collimated light bundle is typically in the range between 1 mm and 10 mm.
  • the entrance pupil of the relay optics EP Re ⁇ lies 32.73 mm in front of the first lens apex 2 of the
  • An upstream optic (not shown) for angular transformation has its exit pupil AP W ⁇ at this point.
  • the exit pupil of the relay optics AP Re ⁇ lies 32.73 mm after the last lens apex surface 17 of the relay optics 116.
  • the aperture 111 is arranged in this location. Since the amount of the angular magnification of the relay optics is one, the diameter of the diaphragm is a few tenths of a millimeter larger than the diameter of the collinear deflected light bundle 114.
  • the biaxial deflection device 112 consists of a polygon scanner 117 and a
  • Galvanometer scanner 118 A housing of the deflection device 119 has a mechanical connection for a housing of the transformation optics.
  • the entrance pupil EP of the transformation optics 109 is here close to the axis of rotation of the galvanometer scanner 118.
  • the beam deflection of the polygon scanner does not take place in the entrance pupil, which results in a beam deformation, an elliptical beam profile.
  • the aperture is therefore a factor
  • the aperture 111 is installed in a housing 120 of the transformation optics 109.
  • the housing 120 is here in the opening 107 and protrudes through the wall 103.
  • a projector can also be set up freely in a room in which it is being projected and then also has exactly the advantages described above.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

The invention relates to an arrangement for projecting an image, which is made of pixels, onto a projection surface, comprising at least one light source whose intensity can be altered and which emits a light beam, also comprising a deflection device which deflects the light beam onto the projection surface, and a two-stage transformation lens system which is arranged between the deflection device and the projection surface. The invention also relates to optical systems for adjusting the angle of an incident light beam by means of a two-stage transformation lens. The invention is characterised in that the transformation lens system (109) is made up of two partial systems having positive refractive power such that when seen in the direction of the propagation of the light, the entrance pupil (EP) is arranged in front of the first lens apex (2) of the transformation lens system (109) and the exit pupil (AP)of the transformation lens system is arranged between the lens apex of the last lens (14) and the projection surface (121), and a diaphragm (111) is arranged inside the exit pupil (AP).

Description

Anordnung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsflache und zugehörige Transformationsoptik Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation optics
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Projizieren eines Bildes auf eine Projektionsflache, welches aus Bildpunkten aufgebaut ist, mit mindestens einer ein Lichtbündel aussendenden, in ihrer Intensität veränderbaren Lichtquelle und einer Ablenkeinrichtung, die das Lichtbündel auf die Projektionsflache ablenkt, mit einer zweistufigen Transformationsoptik zwischen der Ablenkeinrichtung und der Projektionsflache.The invention relates to an arrangement for projecting an image onto a projection surface, which is built up from pixels, with at least one light source that emits a light beam, the intensity of which can be changed, and a deflection device that deflects the light beam onto the projection surface, with a two-stage transformation optics between the deflection device and the projection surface.
Die Erfindung betrifft weiterhin optische Systeme zur Winkelveränderung eines einfallenden Lichtbündels, mit einer zweistufigen Transformationsoptik.The invention further relates to optical systems for changing the angle of an incident light beam, with a two-stage transformation optics.
Aus dem Stand der Technik sind Projektionssysteme zum Projizieren farbiger Bilder bekannt. Als Bildquellen stehen z.B. Computer-generierte Bilder oder Videoquellen zur Verfügung. Dabei kommen unterschiedliche Projektionstechnologien zur Anwendung. In der DE 43 26 899 A1 wird ein Projektionssystem beschrieben, das zurProjection systems for projecting colored images are known from the prior art. The image sources are e.g. Computer generated images or video sources are available. Different projection technologies are used. DE 43 26 899 A1 describes a projection system which is used for
Farbbilderzeugung drei CRT benutzt, jeweils eine für die Primärfarben Rot, Grün und Blau. Die auf den Oberflächen jeder der CRT erzeugten Bilder werden durch jeweils ein abbildendes optisches System auf eine Projektionsflache abgebildet und dort überlagert.Color imaging uses three CRTs, one each for the primary colors red, green and blue. The images generated on the surfaces of each of the CRTs are imaged by an imaging optical system on a projection surface and superimposed there.
Ein Beobachter, der so steht, daß er den Lichtaustritt des Projektors sehen kann (das ist schon bei einer seitlichen Betrachtung des Projektors der Fall), erkennt drei farbige Flächen, die je nach dem Bildinhalt heller oder dunkler sind.An observer who stands in such a way that he can see the light emission from the projector (this is already the case when looking at the projector from the side) recognizes three colored areas, which are lighter or darker depending on the image content.
In der US 5,321 ,499 A wird ebenfalls ein Projektionssystem mit drei CRT beschrieben, deren erzeugte drei Teilbilder durch dichroitische Spiegel überlagert werden, so daß nur noch ein optisches System die Abbildung auf die Projektionsflache vornimmt. Der Beobachter, der zwischen Projektor und Projektionsflache steht, kann an demUS Pat. No. 5,321,499 A also describes a projection system with three CRTs, the three partial images of which are superimposed by dichroic mirrors, so that only one optical system still images on the projection surface. The observer standing between the projector and the projection surface can use the
Projektor eine farbige Fläche sehen, die mehrere Zentimeter im Durchmesser groß ist.See a colored surface that is several centimeters in diameter.
In der WO 96/12373 A1 wird zur Bilderzeugung eine Projektionslampe im Zusammenwirken mit einer durchleuchteten LCD-Matrix zur Bildmodulation benutzt. Die LCD- Matrix wird wiederum durch ein abbildendes optisches System mit einer Öffnung, deren Größe im Bereich mehrerer Zentimeter liegt, auf die Projektionsflache abgebildet.In WO 96/12373 A1, a projection lamp is used for image generation in cooperation with an illuminated LCD matrix for image modulation. The LCD matrix is in turn imaged on the projection surface by an imaging optical system with an opening whose size is in the range of several centimeters.
In der EP 0 734 184 A2 wird ein Projektionssystem beschrieben, welches mit drei LCD- Matritzen arbeitet, die in Reflexion betrieben werden. Auch hier ist eine den Gesetzen der Bildabbildung genügende Projektionsoptik notwendig, die, um entsprechend lichtstarke Bilder zu liefern, auch entsprechend groß im Durchmesser dimensioniert werden muß.EP 0 734 184 A2 describes a projection system which works with three LCD matrices which are operated in reflection. Here, too, is one of the laws of Enough projection optics are necessary, which, in order to provide correspondingly bright images, must also be dimensioned correspondingly large in diameter.
In der US 5,592,239 A wird eine Projektionsanordnung beschrieben, die zurUS Pat. No. 5,592,239 A describes a projection arrangement which is used for
Bildmodulation drei reflektierende Spiegelmatrizen benutzt. In gleicher Weise wie bei den schon beschriebenen Projektionsverfahren wird ein abbildendes optisches System zur Projektion auf die Projektionsflache benutzt, dessen freier Lichtaustritt in der Größenordnung zwischen 5 cm und 10 cm groß ist.Image modulation uses three reflecting mirror matrices. In the same way as in the projection methods already described, an imaging optical system is used for projection onto the projection surface, the free light emission of which is between 5 cm and 10 cm in size.
Eine völlig andere Art der Bilderzeugung wird in der DE 43 24 849 A1 beschrieben. Bei dieser wird ein Projektionsverfahren mit einem direkt schreibenden Laserstrahl verwendet.A completely different type of image generation is described in DE 43 24 849 A1. This uses a projection method with a direct writing laser beam.
Ein derartiger Projektor wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung als Laserprojektor bezeichnet. Das dort beschriebene neuartige optische System dient nicht zur vergrößerten Abbildung eines im Projektor erzeugten internen kleinen primären Bildes, sondern zur Vergrößerung oder Verkleinerung der Ablenkwinkel der gescannten Laserstrahlen in horizontaler und vertikaler Richtung, die in das optische System eintreten.Such a projector is referred to in the context of this invention as a laser projector. The novel optical system described there is not used to magnify an internal small primary image generated in the projector, but rather to enlarge or reduce the deflection angles of the scanned laser beams in the horizontal and vertical directions that enter the optical system.
Die technischen Anforderungen an das optische System zur Ablenkwinkelveränderung sind im wesentlichen: Winkelvergrößerung, Schärfentiefe, geometrische und chromatische Abbildungsfehler, Transmission. Die Größe der Öffnung der winkelverändernden Optik liegt auch typischerweise im Bereich zwischen 5 cm bis 10 cm.The technical requirements for the optical system for changing the deflection angle are essentially: enlargement of the angle, depth of field, geometric and chromatic aberrations, transmission. The size of the opening of the angle-changing optics is also typically in the range between 5 cm and 10 cm.
In der DE 195 22 698 A1 wird ein optisches System beschrieben, bei dem die Variation der Ablenkwinkel stetig erfolgen kann. Man hat hier eine Zoom-Funktion bezüglich der Ablenkwinkelvariation. Auf der Projektionsflache ist damit die Bildgröße veränderbar. Auch hier ist die Öffnung der winkelverändemde Optik größer als 5 cm im Durchmesser.DE 195 22 698 A1 describes an optical system in which the deflection angle can be varied continuously. Here you have a zoom function with regard to the deflection angle variation. The image size can thus be changed on the projection surface. Here, too, the opening of the angle-changing optics is larger than 5 cm in diameter.
Bei der Abbildung von Charts mit einem der vorstehend beschriebenenWhen mapping charts with one of the above
Projektionssysteme auf eine Auflichtprojektionsfläche ist der Projektor in Bezug auf den oder dieProjection systems on a reflected light projection surface is the projector in relation to the one or the
Beobachter so angeordnet, daß die Beobachter keinen direkten Einblick in das abbildende optische System haben. Das aus dem Projektor austretende Streulicht wird nicht wahrgenommen, es stört die Wahrnehmung der Bildwiedergabe nicht.Observer arranged so that the observer has no direct view of the imaging optical system. The scattered light emerging from the projector is not perceived, it does not interfere with the perception of the image reproduction.
Völlig anders sind aber die Verhältnisse bei einer Projektion in einer Kuppel, bei der die Projektoren in dem Bereich der Kuppel angeordnet sind, der als Projektionsflache dient.However, the situation is completely different in the case of a projection in a dome, in which the projectors are arranged in the region of the dome which serves as the projection surface.
Ein derartiges Projektionssystem ist in der US 3,687,530 A beschrieben. Fünf Projektoren sind unterhalb einer Äquatorialebene jeweils hinter der kugelförmigen Projektionsflache angeordnet. Es sind dreieckförmige Fenster in der Projektionsflache ausgebildet, welche die projizierten Teilbilder so beschneiden, daß diese auf der Projektionsflache zu einem einheitlichen großen Bild zusammengefügt werden.Such a projection system is described in US 3,687,530 A. Five projectors are arranged below an equatorial plane behind the spherical projection surface. There are triangular windows in the projection surface, which the crop the projected partial images so that they are combined on the projection surface to form a uniform, large image.
Über die Größe der dreieckförmigen Öffnung ist in der US 3,687,530 A nichts ausgesagt. Diese muß aber auf Grund der Gesetzmäßigkeiten der vergrößernden optischen Abbildung und der hier vorgesehenen Bildbeschneidung auf jeden Fall zumindest in einer Richtung größer als der freie Durchmesser der Projektionsoptik sein.Nothing is said in US 3,687,530 A about the size of the triangular opening. However, due to the laws of magnifying optical imaging and the image cropping provided here, this must in any case be at least in one direction larger than the free diameter of the projection optics.
Auf jeden Fall besteht hier die Möglichkeit, daß der Beobachter von seiner gewöhnlichen Position heraus ein oder mehrere optische Systeme in seinem Blickfeld hat. Bei Durchtritt des Lichtes durch eine Optik entsteht in jedem Fall, verstärkt durch Staub- und Schmutzpartikel, Streulicht. Dieses Streulicht wirkt beim Betrachten des projizierten Bildes störend. Insbesondere bei Bildinhalten mit Nachtszenen, z. B. bei Flugsimulation, astronomische Projektionen u. ä., wird dieses Streulicht als sehr störend empfunden. Je ausgedehnter die Abmessungen der Objektive sind, die durch das Auge wahrgenommen werden können, um so störender wird das Streulicht.In any case, there is the possibility here that the observer has one or more optical systems in his field of vision from his usual position. When the light passes through an optical system, scattered light is generated in any case, reinforced by dust and dirt particles. This stray light is distracting when viewing the projected image. Especially with picture content with night scenes, e.g. B. in flight simulation, astronomical projections u. Ä., This stray light is perceived as very annoying. The larger the dimensions of the lenses that can be seen by the eye, the more disturbing the scattered light becomes.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Projektionsanordnung, bei welcher ein Beobachter denThe object of the invention is a projection arrangement in which an observer
Austritt der projizierten Lichtbündel aus dem Projektor wahrnehmen kann, derart weiterzubilden, daß die dadurch bedingten Störungen der Wahrnehmung der Bildwiedergabe möglichst verringert werden.Can perceive emergence of the projected light bundle from the projector, such that the disturbances in the perception of the image reproduction caused thereby are reduced as much as possible.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zum Projizieren eines aus Bildpunkten aufgebauten Farbvideobildes auf eine Projektionsflache, wobei die Anordnung mindestens eine ein Lichtbündel aussendende und in ihrer Intensität veränderbare Lichtquelle, eine Ablenkeinrichtung, die das Lichtbündel auf die Projektionsflache ablenkt, und eine zweistufige Transformationsoptik aufweist, die zwischen der Ablenkeinrichtung und der Projektionsflache angeordnet und aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft besteht, und wobei, inThe object is achieved by an arrangement for projecting a color video image composed of pixels onto a projection surface, the arrangement comprising at least one light source which emits a light beam and whose intensity can be changed, a deflection device which deflects the light beam onto the projection surface and has a two-stage transformation optics, which is arranged between the deflection device and the projection surface and consists of two subsystems of positive refractive power, and wherein, in
Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen, die Eintrittspupille vor dem ersten Linsenscheitel der Transformationsoptik liegt sowie die AustrittspupiUe der Transformationsoptik zwischen dem Linsenscheitel der letzten Linse der Transformationsoptik und der Projektionsflache liegt, und eine Blende in der AustrittspupiUe angeordnet ist. Durch die Lage der AustrittspupiUe und die Anordnung der Blende in dieser kann ein Beobachter kein Streulicht wahrnehmen. Die vergleichsweise kleine Blendenöffnung dient als Durchtrittspunkt für das Lichtbündel, welches das Bild schreibt. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung zum Projizieren kann die Größe der Lichtaustrittsöffnung gegenüber dem Stand der Technik drastisch reduziert werden. Insbesondere können alle streuenden Flächen des optischen Systems zur Bildprojektion außerhalb des Sichtbereichs des Beobachters gebracht werden.Seen the direction of light propagation, the entrance pupil lies in front of the first lens vertex of the transformation optics and the exit pupil of the transformation optics lies between the lens vertex of the last lens of the transformation optics and the projection surface, and a diaphragm is arranged in the exit pupil. Due to the position of the exit pupil and the arrangement of the diaphragm in it, an observer cannot perceive any scattered light. The comparatively small aperture serves as a point of passage for the light beam that writes the picture. With the arrangement according to the invention for projecting, the size of the light exit opening can be drastically reduced compared to the prior art. In particular, all scattering surfaces of the optical system for image projection can be brought outside the field of view of the observer.
Die erfindungsgemäße Lösung ist für jede Art von Projektionen, die mit einem schreibenden Lichtbündel erweitert, anwendbar. Besonders vorteilhaft ist eine Lichtquelle, die Laserstrahlung aussendet. Projektoren, die mit Laserstrahlung arbeiten, sind auch unter dem Begriff Laserprojektoren bekannt. Die erfindungsgemäße Lösung bringt vor allem dort Vorteile, wo der Beobachter zur Beobachtung des projizierten Bildes gleichzeitig in Richtung des Projektors sehen muß.The solution according to the invention can be used for any type of projections which are expanded with a writing light beam. A light source that emits laser radiation is particularly advantageous. Projectors that work with laser radiation are also known as laser projectors. The solution according to the invention has advantages above all where the observer must simultaneously look in the direction of the projector in order to observe the projected image.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Blende einen freienAn advantageous embodiment of the invention is that the aperture has a free
Durchmesser aufweist, der einem Durchmesser des einfallenden Lichtbündels dividiert durch eine Winkelvergrößerung der Transformationsoptik entspricht. Zusätzlich sollte ein Korrekturfaktor zwischen 1 und 1 ,5 berücksichtigt werden, um Strahlbeschneidungen an der Blende sicher und vollständig zu vermeiden. Wesentlich ist, daß bei einer Winkelvergrößerung > 1 sich der Durchmesser der Blende proportional verkleinert. Bei einer Winkelvergrößerung < 1 vergrößert sich der Durchmesser der Blende gegenüber dem Durchmesser des einfallenden Lichtbündels proportional, wobei die Blendenöffnung auch in diesen Fällen erheblich kleiner ist als die Öffnung eines Objektivs nach dem Stand der Technik. Der Beobachter sieht keine optische Fläche und somit auch kein Streulicht. In Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen, ist die Blende nach dem letzten Linsenscheitel der Transformationsoptik angeordnet. Typisch liegt die Blende 1 cm bis 50 cm nach dem letzten Linsenscheitel, so daß nahezu alle baulichen Gegebenheiten, die ein Projektionssystem erfordert, erfüllt werden können. Die Blende kann in einem anderen Fall auch direkt auf der Fläche der - in Lichtrichtung gesehen - letzten optischen Fläche der Transformationsoptik aufgebracht sein.Has a diameter that corresponds to a diameter of the incident light beam divided by an angular magnification of the transformation optics. In addition, a correction factor between 1 and 1, 5 should be taken into account in order to safely and completely avoid beam cuts at the aperture. It is essential that the diameter of the diaphragm decreases proportionally with an angle increase> 1. With an angular magnification of <1, the diameter of the diaphragm increases in proportion to the diameter of the incident light beam, the diaphragm opening in these cases also being considerably smaller than the opening of a lens according to the prior art. The observer sees no optical surface and therefore no stray light. Seen in the direction of light propagation, the diaphragm is arranged after the last lens apex of the transformation optics. The aperture is typically 1 cm to 50 cm after the last lens apex, so that almost all structural conditions that a projection system requires can be met. In another case, the diaphragm can also be applied directly to the surface of the last optical surface of the transformation optics, as seen in the direction of light.
In diesem Falle ist die Blende Teil eines Gehäuses der Transformationsoptik. In dem Gehäuse sind die Linsen der Transformationsoptik gefaßt. An einem Ende des Gehäuses ist der mechanische Anschluß an eine zweiachsige Ablenkeinrichtung. An einem anderen Ende des Gehäuses ist die Blende, die den Lichtaustritt für das abgelenkte Lichtbündel darstellt. In diesem Fall ist der Abstand der Blende vom letzten Linsenscheitel vorteilhafterweise kleiner als 5 cm.In this case, the aperture is part of a housing of the transformation optics. The lenses of the transformation optics are contained in the housing. At one end of the housing is the mechanical connection to a biaxial deflector. At another end of the housing is the diaphragm, which represents the light exit for the deflected light beam. In this case, the distance of the diaphragm from the last lens apex is advantageously less than 5 cm.
Eine andere Ausbildung der Erfindung besteht darin, daß die Blende in die Fläche einer Wand integriert ist und die Transformationsoptik mit der zugeordneten zweiachsigen Ablenkeinrichtung zu der Blende in der Wand positioniert wird. Die Lage der Blende in der Projektionsflache ist somit so gestaltet, daß sich ein minimal möglicher Durchmesser derAnother embodiment of the invention is that the screen is integrated in the surface of a wall and the transformation optics with the associated biaxial deflection device is positioned to the screen in the wall. The position of the aperture in the Projection area is thus designed so that there is a minimum possible diameter
Öffnung in der Projektionswand ergibt.Opening in the projection screen results.
Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Wand mit einer Seite die Projektionsflache bildet, der Projektor mit seiner Transformationsoptik auf einer gegenüberliegenden Seite angeordnet ist und die Blende in die Projektionsflache eingearbeitet ist. Diese Anordnung ist insbesondere bei einer Zylinderprojektion oder bei einerA further development of the invention consists in that the wall forms the projection surface with one side, the projector with its transformation optics is arranged on an opposite side and the diaphragm is incorporated into the projection surface. This arrangement is particularly in the case of a cylinder projection or a
Kuppelprojektion zweckmäßig. Die vergleichsweise kleine Blendenöffnung wird in den meisten Fällen nicht oder nur schwer wahrgenommen. Die auf der Projektionsflache dargestellte Bildinformation wird möglichst wenig verfälscht.Dome projection useful. In most cases, the comparatively small aperture is barely noticeable. The image information displayed on the projection surface is falsified as little as possible.
Insbesondere kann die Transformationsoptik für eine verzeichnungsfreie Abbildung (bzw. verzeichnisfrei) korrigiert sein. Eine solche Korrektur kann je nach Anwendungsfall z. B. nach der Tangensbedingung, die detaillierter in der DE 43 24 849 A1 beschrieben ist, oder der Winkelbedingung erfolgen. Die Korrektur nach der Winkelbedingung ist besonders vorteilhaft bei der Projektion auf eine zylindrische oder sphärische Projektionsflache. So ist beispielsweise bei einer Transformationsoptik für eine Projektion in einer sphärischen Fläche dieIn particular, the transformation optics can be corrected for a distortion-free mapping (or directory-free). Such a correction can, depending on the application, for. B. after the tangent condition, which is described in more detail in DE 43 24 849 A1, or the angular condition. The correction according to the angular condition is particularly advantageous when projecting onto a cylindrical or spherical projection surface. For example, in the case of transformation optics for a projection in a spherical surface
Transformationsoptik so ausgebildet, daß Eintrittswinkel und Austrittswinkel des einfallenden bzw. ausfallenden Lichtbündels direkt proportional zueinander stehen. Das bedeutet, daß bei einer Projektion aus dem Zentrum einer sphärischen Kuppel, z. B. aus der Mitte eines Planetariums, ein kartesisches Testmuster (Schachbrett) ohne geometrische Verzeichnung projiziert werden kann.Transformation optics designed so that the entrance angle and exit angle of the incident or emerging light bundle are directly proportional to each other. This means that when projecting from the center of a spherical dome, e.g. B. from the center of a planetarium, a Cartesian test pattern (chess board) can be projected without geometric distortion.
Ferner wird ein optisches System zur Winkelveränderung eines einfallenden Lichtbündels bereitgestellt, mit einer zweistufigen Transformationsoptik, die aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft besteht, die, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, hintereinander angeordnet sind, wobei das Verhältnis der Brechkraft der Teilsysteme die Winkelvergrößerung des abgelenktenFurthermore, an optical system for changing the angle of an incident light bundle is provided, with a two-stage transformation optics, which consists of two subsystems of positive refractive power, which, viewed in the direction of light propagation, are arranged one behind the other, the ratio of the refractive power of the subsystems to the angular magnification of the deflected one
Strahlenbündels bestimmt und die Anordnung der Linsen im zweiten Teilsystem so gewählt ist, daß - in Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen - die AustrittspupiUe der Transformationsoptik zwischen dem Linsenscheitel der letzten Linse der Transformationsoptik und der Projektionsflache liegt und wobei eine Blende in der AustrittspupiUe angeordnet ist. Dieses optische System bzw. die Transformationsoptik in Kombination mit der Blende in derBeam bundle is determined and the arrangement of the lenses in the second subsystem is selected so that - seen in the direction of propagation of light - the exit pupil of the transformation optics lies between the vertex of the last lens of the transformation optics and the projection surface and a diaphragm is arranged in the exit pupil. This optical system or the transformation optics in combination with the aperture in the
AustrittspupiUe liefert die oben beschriebenen Vorteile der Erfindung.Exit pupil provides the advantages of the invention described above.
Das optische System bzw. die Blende kann in gleicher Weise wie bei der erfindungsgemäßen Anordnung, die oben beschrieben ist, weitergebildet werden. Die Transformationsoptik kann für eine verzeichnungsfreie Abbildung korrigiert sein. Eine solche Korrektur kann beispielsweise wiederum nach der Tangensbedingung oder der Winkelbedingung erfolgen.The optical system or the diaphragm can be further developed in the same way as in the arrangement according to the invention described above. The transformation optics can be corrected for distortion-free imaging. Such a correction can, for example, again be carried out according to the tangent condition or the angular condition.
Des weiteren wird bereitgestellt ein optisches System zur Winkelveränderung eines einfallenden Lichtbündels, mit einer zweistufigen Optik zur Winkeltransformation, deren AustrittspupiUe innerhalb der Linsen des optischen Systems liegt, wobei eine Relaisoptik, die aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft besteht, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, hinter der Optik zur Winkeltransformation angeordnet ist, wobei die Anordnung der Linsen im zweiten Teilsystem der Relaisoptik so gewählt ist, daß, in Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen, eineFurthermore, an optical system for changing the angle of an incident light bundle is provided, with a two-stage optical system for angular transformation, the exit pupil of which lies within the lenses of the optical system, a relay optical system consisting of two subsystems of positive refractive power, seen in the direction of light propagation, behind the optical system Angular transformation is arranged, the arrangement of the lenses in the second subsystem of the relay optics is chosen so that, seen in the direction of propagation of the light, a
AustrittspupiUe der Relaisoptik zwischen dem Linsenscheitel der letzten Linse der Relaisoptik und der Projektionsflache liegt, und wobei eine Blende in der AustrittspupiUe der Relaisoptik angeordnet ist.Exit pupiUe the relay optics between the lens vertex of the last lens of the relay optics and the projection surface, and wherein a diaphragm is arranged in the exit pupil of the relay optics.
Die Relaisoptik verändert den Betrag der Winkel der in diese einfallenden und austretenden Lichtbündel nicht, nur das Vorzeichen (das ursprüngliche Licht ist seitenverkehrt und kopfstehend).The relay optics do not change the amount of the angles of the light beams entering and leaving them, only the sign (the original light is reversed and upside down).
Der Einsatz der Relaisoptik ist dann besonders vorteilhaft, wenn vorhandene Optik zur Winkeltransformation mit der Relaisoptik und der Blende kombiniert wird, so daß mit demThe use of the relay optics is particularly advantageous when existing optics for angular transformation are combined with the relay optics and the aperture, so that with the
Gesamtsystem die oben beschriebenen Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung und deren Weiterbildungen erzielt werden.Overall system, the advantages of the arrangement according to the invention described above and their developments can be achieved.
Die zweistufige Optik zur Winkeltransformation kann für eine verzeichnungsfreie Abbildung korrigiert sein. Diese Korrektur kann je nach Anwendungsfall z. B. nach derThe two-stage optics for angular transformation can be corrected for distortion-free imaging. This correction can, depending on the application. B. after the
Tangensbedingung oder der Winkelbedingung erfolgen.Tangent condition or the angular condition.
Das optische System bzw. die Blende kann in gleicher Weise wie bei der erfindungsgemäßen Anordnung, die oben beschrieben ist, weitergebildet werden. Die Erfindung wird nachfolgend beispielshalber unter Bezugnahme auf die Figuren noch näher erläutert. Es zeigenThe optical system or the diaphragm can be further developed in the same way as in the arrangement according to the invention described above. The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the figures. Show it
Fig. 1 : Anordnung eines Projektionssystems in einer Kuppel nach dem Stand derFig. 1: Arrangement of a projection system in a dome according to the prior art
Techniktechnology
Fig. 2 Anordnung eines Projektionssystems gemäß der Erfindung Fig. 3 Transformationsoptik gemäß der Erfindung Fig. 4 Optik zur Winkeltransformation gemäß dem Stand der Technik mit einer zusätzlicher Relaisoptik gemäß der Erfindung Fig. 5: Schema einer Relaisoptik Fig. 6: Projektor mit einer erfindungsgemäßen Transformationsoptik mit einer eingebauten Blende.2 arrangement of a projection system according to the invention, FIG. 3 transformation optics according to the invention, FIG. 4 optics for angular transformation according to the prior art with an additional relay optics according to the invention, FIG. 5: schematic of a relay optics, FIG. 6: projector with a transformation optics, according to the invention with a built-in bezel.
Fig. 1 zeigt ein Projektionssystem zur Bilddarstellung in einer Projektionskuppel 101 mit vier Projektoren 105 (drei sind in der Figur dargestellt) nach dem bekannten Stand der Technik.1 shows a projection system for image display in a projection dome 101 with four projectors 105 (three are shown in the figure) according to the known prior art.
Die vier Projektoren 105 sind im Beispiel Laserprojektoren mit jeweils einer Transformationsoptik 109. Sie erzeugen vier Bilder, die auf einer Projektionsflache 121 einer Wand 103 einer Kuppel so zusammengesetzt werden, daß ein ganzheitliches Bild entsteht. Der Beobachter 108 des Bildes sitzt innerhalb der Projektionskuppel 101 auf einer Zuschauertribüne 102, im Beispiel unterhalb einer Äquatorialebene 104. Die Projektoren 105 sind zur Wand 103 der Kuppel so angeordnet, daß diese unterhalb der Äquatorialebene jeweils 90° versetzt, vom Beobachter aus gesehen, hinter der Wand 103 in einer Ebene 106 angeordnet sind. Damit die Bilder von dem Standort der Projektoren 105 aus in die Projektionskuppel 101 hin projiziert werden können, sind in der Wand 103 Durchbrüche 107 vorhanden, die so groß dimensioniert werden, daß keine Bildbeschneidung erfolgt. Im Beispiel ist einer der Projektoren 105' so angeordnet, daß seine Transformationsoptik 109' in den Durchbruch 107' der Wand 103 hineinragt.In the example, the four projectors 105 are laser projectors, each with transformation optics 109. They generate four images which are put together on a projection surface 121 of a wall 103 of a dome in such a way that a holistic image is produced. The observer 108 of the image is seated inside the projection dome 101 on a spectator stand 102, in the example below an equatorial plane 104. The projectors 105 are arranged in relation to the wall 103 of the dome so that the dome is offset by 90 ° behind the equatorial plane, as seen by the observer the wall 103 are arranged in a plane 106. So that the images can be projected from the location of the projectors 105 into the projection dome 101, openings 103 are provided in the wall 103 which are dimensioned so large that no image cropping takes place. In the example, one of the projectors 105 ' is arranged such that its transformation optics 109 ' protrude into the opening 107 'of the wall 103.
Der Beobachter 108 kann bei dieser Anordnung der Projektoren 105 bei der Betrachtung des Bildes in der Projektionskuppel 101 direkt auf eine Lichtaustrittsöffnung der Transformationsoptik 109' sehen.With this arrangement of the projectors 105, the observer 108 can look directly at a light exit opening of the transformation optics 109 ' when viewing the image in the projection dome 101.
Da von der Lichtaustrittsöffnung - neben den Projektionsstrahlen - immer auch Streulicht ausgeht, nimmt der Beobachter an dieser Stelle der Projektionskuppel eine Bildinformation wahr, die im eigentlichen Bild nicht vorhanden ist. Dieses Streulicht wirkt beim Betrachten des projizierten Bildes störend. Insbesondere beiSince scattered light always emanates from the light exit opening - in addition to the projection beams - the observer perceives image information at this point on the projection dome that is not present in the actual image. This stray light is distracting when viewing the projected image. Especially at
Bildinhalten mit Nachtszenen, z.B. bei Flugsimulation, astronomische Projektionen u.a. wird dieses Streulicht als sehr störend empfunden. Je ausgedehnter die Abmessungen der Objektive sind, die durch das Auge des Beobachters 108 wahrgenommen werden können, um so störender wird das Streulicht. Die Möglichkeit, die Projektoren 105 weiter von der Wand 103 entfernt aufzustellen, löst das Problem nicht, da mit dieser Maßnahme eine Vergrößerung desImage content with night scenes, e.g. for flight simulation, astronomical projections etc. this stray light is perceived as very annoying. The larger the dimensions of the lenses that can be perceived by the eye of the observer 108, the more disturbing the scattered light becomes. The possibility of placing the projectors 105 further away from the wall 103 does not solve the problem, since this measure increases the
Durchbruches verbunden ist, was in Fig. 1 als Beispiel an Hand des Projektors 105" mit seiner Transformationsoptik 109"und dem vergleichsweise größeren Durchbruch 107 " dargestellt ist.Breakthrough is connected, which is shown in FIG. 1 as an example using the projector 105 "with its transformation optics 109 " and the comparatively larger breakthrough 107 ".
Vom Beobachter werden die gleichen störenden Bildinformationen an denThe observer sends the same disturbing image information to the
Lichtaustrittsöffnungen der Transformationsoptik wahrgenommen, wenn die Projektoren 105 innerhalb der Projektionskuppel 101 stehen (nicht dargestellt).Light exit openings of the transformation optics are perceived when the projectors 105 are inside the projection dome 101 (not shown).
Genauso mangelhaft, wie beschrieben, sind die Verhältnisse bei bild-abbildenden Projektoren, die eine Projektionsoptik verwenden, z.B. CRT-, LCD- oder DMD-Projektoren.Just as deficient as described are the conditions for image-imaging projectors that use projection optics, e.g. CRT, LCD or DMD projectors.
Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Projektionssystem zur Bilddarstellung in der Projektionskuppel 101 mit vier Projektoren 105 (drei sind in der Figur dargestellt). Die vier Projektoren 105 sind Laserprojektoren mit jeweils einer erfindungsgemäßen Transformationsoptik 109. Die Verwendung von Laserprojektoren, d.h. von Projektoren, die mit einem zweiachsig abgelenkten Lichtbündel arbeiten, ist eine Voraussetzung dafür, daß der Durchmesser der Durchbrüche 107 in der Wand 103 minimiert werden kann. Die Laserprojektoren bestehen aus einem Projektor 105 mit einer zweiachsigen Ablenkeinrichtung 112 und der Transformationsoptik 109 sowie einer Lichtquelle 122. Eine einzige Lichtquelle 122 ist im Beispiel von dem Ort der vier Projektoren 105 entfernt aufgestellt und über elektrischeFIG. 2 shows the projection system according to the invention for displaying images in the projection dome 101 with four projectors 105 (three are shown in the figure). The four projectors 105 are laser projectors, each with a transformation optics 109 according to the invention. The use of laser projectors, i. of projectors that work with a biaxially deflected light bundle is a prerequisite for the diameter of the openings 107 in the wall 103 to be minimized. The laser projectors consist of a projector 105 with a biaxial deflection device 112 and the transformation optics 109 as well as a light source 122. In the example, a single light source 122 is set up away from the location of the four projectors 105 and via electrical ones
Kabel und optisch über Lichtleitfaserverbindungen 123 mit diesen verbunden. Derartige Laserprojektoren sind zum Beispiel in der DE 43 24 848 C1 beschrieben. Mit einem RGB-Laser als Lichtquelle 122 werden vier räumlich zusammengeführte und intensitätsmodulierte Rot- Grün-Blau-Lichtbündel erzeugt und mit jedem Projektor 105 werden farbige Bilder projiziert, die auf der Projektionsflache 121 zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden.Cables and optically connected to them via optical fiber connections 123. Such laser projectors are described for example in DE 43 24 848 C1. With an RGB laser as the light source 122, four spatially combined and intensity-modulated red-green-blue light bundles are generated, and with each projector 105 colored images are projected, which are combined on the projection surface 121 to form an overall image.
Jeweils eine Lichtquelle 122 kann aber auch in jedem der Projektoren eingebaut sein (nicht dargestellt).However, one light source 122 can also be installed in each of the projectors (not shown).
Die Projektoren 105 sind hier - vom Beobachter 108 aus gesehen - hinter der Wand 103 der Kuppel so angeordnet, daß eine AustrittspupiUe AP jeder Transformationsoptik 109 innerhalb der Durchbrüche 107 liegt. Die Durchbrüche haben hier selbst die Funktion einerThe projectors 105 are here - as seen by the observer 108 - behind the wall 103 of the dome so that an exit pupil AP of each transformation optics 109 lies within the openings 107. The breakthroughs here have the function of one
Blende 111, deren Öffnung (freier Durchmesser für den Strahlengang des Projektionslichtes) typischerweise, abhängig von der Winkelvergrößerung und dem Strahldurchmesser des einfallenden Lichtbündels 113 im Bereich zwischen 1 bis 10 mm liegt. Gegenüber dem freien Durchmesser einer bekannten Projektionsoptik ist dies um den Faktor 10 bis 100 kleiner. Die Blende liefert kein Streulicht, so daß der Beobachter 108 beim Blick auf den Durchbruch 107 an dieser Stelle kein Licht wahrnimmt. Der Durchbruch mit der optischen Funktion einer Blende verhindert bei gebräuchlicher Position des Beobachters auch, daß der Beobachter 108 auf den - in Lichtausbreitungsrichtung gesehen - letzten Linsenscheitel der Transformationsoptik sehen kann. Dies ist nur dann nicht der Fall, wenn der Beobachter so positioniert ist, daß dieser nahe oder im Hauptprojektionsstrahl 110 des Projektors 105 seinen Augenpunkt hat. Diese Position ist aber praktisch aus Gründen der Gefahr gesundheitlich schädigender Strahlung ausgeschlossen.Aperture 111, the opening (free diameter for the beam path of the projection light) is typically between 1 and 10 mm, depending on the angle enlargement and the beam diameter of the incident light bundle 113. Compared to the free diameter of known projection optics, this is a factor of 10 to 100 smaller. The diaphragm does not provide any scattered light, so that the observer 108 does not perceive any light at this point when looking at the opening 107. The breakthrough with the optical function of a diaphragm, when the observer is in the usual position, also prevents the observer 108 from looking at the last lens vertex of the transformation optics, as seen in the direction of light propagation. This is not the case only if the observer is positioned so that he has his eye point near or in the main projection beam 110 of the projector 105. However, this position is practically excluded due to the risk of harmful radiation.
Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, bei einer Projektion ein Bild darzustellen, bei dem Streulicht der Transformationsoptik die Bilddarstellung nicht verfälscht oder qualitativ verschlechtert. Dies ist insbesondere bei Anwendungen der Projektionstechnik in einemWith the aid of the invention, it is possible to present an image in a projection in which stray light from the transformation optics does not falsify or deteriorate the quality of the image. This is particularly true when using projection technology in one
Planetarium oder in einem Simulator zur Darstellung von Nachtszenen von Bedeutung.Planetarium or in a simulator for the representation of night scenes of importance.
Projektoren können jetzt auch innerhalb der Projektionskuppel 101 angeordnet werden, ohne daß der Beobachter 108 eine merkliche Störung der Bildinformation feststellt.Projectors can now also be arranged within the projection dome 101 without the observer 108 noticing a noticeable disturbance in the image information.
Fig. 3 zeigt das Optikschema der erfindungsgemäßen Transformationsoptik, die in einer Anordnung gemäß Fig. 2 eingesetzt wird. Mit den Ziffern 1 bis 14 sind die optischen Flächen bezeichnet. Ein erstes Teilsystem hat die optischen Fläche 2 bis 6 und ein zweites Teilsystem hat die optischen Flächen 7 bis 13. Eine Transformationsoptik mit einer Winkelvergrößerung zweifach hat zum Beispiel folgenden Aufbau: FIG. 3 shows the optical diagram of the transformation optics according to the invention, which is used in an arrangement according to FIG. 2. Numbers 1 to 14 denote the optical surfaces. A first subsystem has the optical surfaces 2 to 6 and a second subsystem has the optical surfaces 7 to 13. A transformation optic with an angular magnification of two has the following structure, for example:
Das Optiksystem bestehet aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft. Das Verhältnis der Brechkräfte bestimmt die Winkelvergrößerung des abgelenkten Strahlenbündels. Die Transformationsoptik ist für die Wellenlängen der Lichtbündel 113,114 in den drei Primärfarben Rot, Grün und Blau farbkorrigiert und eignet sich für die Farbbilddarstellung.The optical system consists of two subsystems with positive refractive power. The ratio of the refractive powers determines the angular magnification of the deflected beam. The transformation optics are color corrected for the wavelengths of the light bundles 113, 114 in the three primary colors red, green and blue and are suitable for color image display.
In der Eintrittspupille EP (Fläche 1) ist die zweiachsig arbeitende Ablenkeinrichtung 112 mit einem Abstand von 40,936 mm vor dem Linsenscheitel der optischen Fläche 2 positioniert, welche das einfallende Lichtbündel 113 in Zeilenrichtung und Bildrichtung ablenkt. Eine ersteIn the entrance pupil EP (surface 1), the biaxial deflection device 112 is positioned at a distance of 40.936 mm in front of the lens apex of the optical surface 2, which deflects the incident light bundle 113 in the line direction and image direction. A first one
Stufe der Transformationsoptik 109 wird durch die optischen Flächen 2 bis 7 gebildet. Abgelenkte Lichtbündel 114 erzeugen ein Zwischenbild in einer Zwischenbildebene ZBE, die zwischen dem ersten optischen System und einem zweiten optischen System liegt. Das zweite optische System ist durch die optischen Flächen 7 bis 13 bestimmt. Die beiden optischen Systeme sind so dimensioniert, daß eine AustrittspupiUe AP (Fläche 14) des GesamtsystemsThe stage of the transformation optics 109 is formed by the optical surfaces 2 to 7. Deflected light beams 114 generate an intermediate image in an intermediate image plane ZBE, which lies between the first optical system and a second optical system. The second optical system is determined by the optical surfaces 7 to 13. The two optical systems are dimensioned such that an exit pupil AP (area 14) of the overall system
45,34 mm nach dem - in Lichtausbreitungsrichtung gesehen - letzten Linsenscheitel (der optischen Fläche 13) gelegen ist. In dem Ort der AustrittspupiUe AP ist die Blende 111 angeordnet, deren Durchmesser so groß gewählt ist, daß keiner der abgelenkten Lichtbündel 114 beschnitten wird. Im Beispiel hat das einfallende Lichtbündel 113 einen Strahldurchmesser von 5 mm und die Blende 111 einen freien Durchmesser von 2,7 mm und eine Winkelakzeptanz des abgelenkten Lichtbündels von +/- 10°.45.34 mm after the last lens apex (seen in the direction of light propagation) optical surface 13) is located. In the location of the exit pupil AP, the diaphragm 111 is arranged, the diameter of which is selected to be so large that none of the deflected light bundles 114 is cut off. In the example, the incident light beam 113 has a beam diameter of 5 mm and the diaphragm 111 has a free diameter of 2.7 mm and an angular acceptance of the deflected light beam of +/- 10 °.
Der Korrekturfaktor ist hier 1 ,08 und berücksichtigt die Divergenz des Lichtbündels sowie die Tatsache, daß die Eintrittspupille EP bei der zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung 112, die aus zwei aneinander gebauten Ablenkspiegeln für jeweils eine der Achsen besteht, exakt nur an einem Ort auf einem der Spiegel oder zwischen den Spiegel liegen kann (siehe dazu auch Fig.The correction factor here is 1.08 and takes into account the divergence of the light beam and the fact that the entrance pupil EP in the biaxial deflection device 112, which consists of two deflecting mirrors attached to one another for each of the axes, only at one location on one of the mirrors or between the mirrors (see also Fig.
6).6).
Die Projektionsflache 121 ist nur angedeutet gezeichnet, da diese mehrere Meter von der Blende 111 entfernt angeordnet ist.The projection surface 121 is only indicated, since it is arranged several meters from the aperture 111.
Die beschriebene Lösung ist nur eine von vielen Möglichkeiten, die AustrittspupiUe AP zwischen den letzten Linsenscheitel 14 der Transformationsoptik 109 und die Projektionsflache 121 zu legen.The solution described is only one of many possibilities for placing the exit pupil AP between the last lens apex 14 of the transformation optics 109 and the projection surface 121.
Das beschriebene Beispiel kommt mit einem vergleichsweise geringem Aufwand aus. Es sind jedoch weitere Lösungen, die zum Beispiel mit mehreren Zwischenbildern arbeiten, möglich. Der Optikfachmann kann mit Kenntnis der vorliegenden Erfindung und entsprechenden Rechenprogrammen ohne Schwierigkeiten alternative optische Systeme berechnen und herstellen.The example described requires relatively little effort. However, other solutions are possible, which work with several intermediate images, for example. With knowledge of the present invention and corresponding computer programs, the optician can easily calculate and produce alternative optical systems.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Beispiel zur Realisierung der Erfindung. Hier ist zu einer an sich bekannten Optik zur Winkeltransformation 115, die nach der Tangensbedingung korrigiert ist, z.B. gemäß der DE 43 24 849 A1 , erfindungsgemäß eine Relaisoptik 116 zugeordnet. Die Relaisoptik 116 ist - in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen - zu der Optik zur Winkeltransformation 115 so angeordnet, daß die AustrittspupiUe der Optik zur Winkeltransformation AP τ gleich der Eintrittspupille der Relaisoptik EPReι ist. Diese Pupillen liegen hier an einem Ort innerhalb der Linsen Optik zur Winkeltransformation 115. Die zweiachsige Ablenkeinrichtung 112 liegt im Ort der Eintrittspupille EPWT der Optik zur Winkeltransformation 115.4 shows a further example for realizing the invention. Here, according to the invention, a relay optic 116 is assigned to a known optic for angular transformation 115, which is corrected according to the tangent condition, for example according to DE 43 24 849 A1. The relay optics 116 - as seen in the direction of propagation of the light - to the optics for angular transformation 115 are arranged such that the exit pupil of the optics for angular transformation AP τ is equal to the entrance pupil of the relay optics EP Re ι. These pupils are located here at a location within the lens optics for angular transformation 115. The two-axis deflection device 112 is located at the location of the entrance pupil EP WT of the optics for angular transformation 115.
Die Relaisoptik 116 dient zur Pupillentransformation und ist hier nur als Eratzsystem mit ihrenThe relay optics 116 is used for pupil transformation and is here only as a replacement system with theirs
Hauptebenen H und H' dargestellt. Die Relaisoptik 116 verlagert die Autrittspupille APWτ der Optik zur Winkeltransformation 115 an den Ort der Blende 111. Die Blende 111 ist in diesem Beispiel in die Wand 103 eingearbeitet, welche die Projektionsflache 121 bildet. Der Einsatz einer Relaisoptik 116 zur Pupillentransformation hat den Vorteil, daß eine herkömmliche Optik zur Winkeltransformation für Anwendungen im Planetarium oder SimulatorMain planes H and H ' shown. The relay optics 116 shifts the step pupil AP W τ of the optics for the angular transformation 115 to the location of the diaphragm 111. In this example, the diaphragm 111 is incorporated into the wall 103, which forms the projection surface 121. The use of relay optics 116 for pupil transformation has the advantage that conventional optics for angular transformation for applications in the planetarium or simulator
Anwendung finden kann, ohne die bekannten Nachteile bei der Bilddarstellung aufzuweisen. Es hat sich gezeigt, daß sich die Qualität der Abbildung durch die zusätzliche Relaisoptik 116 nur unwesentlich verschlechtert.Can be used without having the known disadvantages in image display. It has been shown that the quality of the image deteriorates only insignificantly as a result of the additional relay optics 116.
Fig. 5 zeigt eine Relaisoptik 116, die für ein monochromes Lichtbündel gerechnet ist. Die Winkelakzeptanz der Relaisoptik ist maximal +/- 30° bezogen auf das abgelenkte Lichtbündel 114. Für die Bildprojektion mittels Laserstrahlung liegt der Durchmesser eines kollimierten Lichtbündels typisch im Bereich zwischen 1 mm bis 10 mm. Die Eintrittspupille der Relaisoptik EPReι liegt in diesem Beispiel 32,73 mm vor dem ersten Linsenscheitel 2 derFIG. 5 shows relay optics 116, which is calculated for a monochrome light beam. The angular acceptance of the relay optics is a maximum of +/- 30 ° in relation to the deflected light bundle 114. For image projection by means of laser radiation, the diameter of a collimated light bundle is typically in the range between 1 mm and 10 mm. In this example, the entrance pupil of the relay optics EP Re ι lies 32.73 mm in front of the first lens apex 2 of the
Relaisoptik. Eine nicht dargestellte, vorgeschaltete Optik zur Winkeltransformation hat ihre AustrittspupiUe APWτ an dieser Stelle.Relay optics. An upstream optic (not shown) for angular transformation has its exit pupil AP W τ at this point.
Die nachfolgende Tabelle liefert die optischen Parameter: The following table provides the optical parameters:
Die AustrittspupiUe der Relaisoptik APReι liegt in diesem Beispiel 32,73 mm nach dem letzten Linsenscheitel Fläche 17 der Relaisoptik 116. In diesem Ort ist die Blende 111 angeordnet. Da der Betrag der Winkelvergrößerung der Relaisoptik gleich Eins ist, ist der Durchmesser der Blende einige zehntel Millimeter größer als der Durchmesser des kollinearen abgelenkten Lichtbündels 114.In this example, the exit pupil of the relay optics AP Re ι lies 32.73 mm after the last lens apex surface 17 of the relay optics 116. The aperture 111 is arranged in this location. Since the amount of the angular magnification of the relay optics is one, the diameter of the diaphragm is a few tenths of a millimeter larger than the diameter of the collinear deflected light bundle 114.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung an einem einzelnen Projektor. Dieser ist zum Beispiel Teil des Projektionssystems nach Fig. 2. Er kann jedoch auch als einzelner Projektor eingesetzt werden, wenn der Vorteil zur Anwendung kommen soll, daß der Lichtaustritt des Projektionslichtes aus dem Projektor nicht erkennbar sein soll. Die zweiachsige Ablenkeinrichtung 112 besteht aus einem Polygonscanner 117 und einem6 shows a further embodiment of the invention on a single projector. This is, for example, part of the projection system according to FIG. 2. However, it can also be used as a single projector if the advantage is to be used that the light emission of the projection light from the projector should not be recognizable. The biaxial deflection device 112 consists of a polygon scanner 117 and a
Galvanometerscanner 118. Ein Gehäuse der Ablenkeinrichtung 119 hat einen mechanischen Anschluß für ein Gehäuse der Transformationsoptik. Die Eintrittspupille EP der Transformationsoptik 109 liegt hier nahe der Drehachse des Galvanometerscanners 118. Die Strahlablenkung des Polygonscanners erfolgt nicht in der Eintrittspupille, was eine Strahldeformation, ein elliptisches Strahlprofil zur Folge hat. Die Blende ist daher um den FaktorGalvanometer scanner 118. A housing of the deflection device 119 has a mechanical connection for a housing of the transformation optics. The entrance pupil EP of the transformation optics 109 is here close to the axis of rotation of the galvanometer scanner 118. The beam deflection of the polygon scanner does not take place in the entrance pupil, which results in a beam deformation, an elliptical beam profile. The aperture is therefore a factor
1 ,2 größer als der Strahldurchmesser des einfallenden Lichtbündels 113 dividiert durch die Winkelvergrößerung der Transformationsoptik.1, 2 larger than the beam diameter of the incident light beam 113 divided by the angular magnification of the transformation optics.
Hier ist die Blende 111 mit in ein Gehäuse 120 der Transformationsoptik 109 eingebaut. Das Gehäuse 120 steckt hier in dem Durchbruch 107 und ragt durch die Wand 103 hindurch. Ein derartiger Projektor kann aber auch frei in einem Raum aufgestellt werden, in dem projiziert wird, und hat dann ebenfalls genau die oben beschriebenen Vorteile. Here, the aperture 111 is installed in a housing 120 of the transformation optics 109. The housing 120 is here in the opening 107 and protrudes through the wall 103. However, such a projector can also be set up freely in a room in which it is being projected and then also has exactly the advantages described above.
Bezugszeichenreference numeral
1 bis 18 optische Flächen1 to 18 optical surfaces
EP Eintrittspupille der TransformationsoptikEP entrance pupil of the transformation optics
AP AustrittspupiUe der TransformationsoptikAP exit pupil of the transformation optics
ZBE ZwischenbildebeneZBE intermediate image level
EPWT Eintrittspupille der Optik zur WinkeltransformationEPWT entrance pupil of the optics for angular transformation
APWT AustrittspupiUe der Optik zur WinkeltransformationAPWT exit pupil of the optics for angular transformation
EPRβl Eintrittspupille der RelaisoptikEP Rβ l entrance pupil of the relay optics
APR6| AustrittspupiUe der RelaisoptikAP R6 | Exit pupi of the relay optics
101 Projektionskuppel101 projection dome
102 Zuschauertribüne102 grandstands
103 Wand103 wall
104 Äquatorialebene104 equatorial plane
105 Projektor105 projector
106 Ebene106 level
107 Durchbruch107 breakthrough
108 Beobachter108 observers
109 Transformationsoptik109 transformation optics
110 Hauptprojektionsstrahl110 main projection beam
111 Blende111 aperture
112 zweiachsig arbeitende Ablenkeinrichtung112 biaxial deflection device
113 einfallendes Lichtbündel113 incident light beam
114 abgelenkte Lichtbündel114 deflected light beams
115 Optik zur Winkeltransformation115 Optics for angular transformation
116 Relaisoptik116 relay optics
117 Polygonscanner117 polygon scanner
118 Galvanometerscanner118 galvanometer scanner
119 Gehäuse der Ablenkeinrichtung119 housing of the deflection device
120 Gehäuse der Transformationsoptik120 housing of the transformation optics
121 Projektionsflache121 projection surface
122 Lichtquelle122 light source
123 elektrische Kabel und optische Lichtleitfaserverbindung 123 electrical cables and optical fiber connection

Claims

Patentansprüche claims
1. Anordnung zum Projizieren eines aus Bildpunkten aufgebauten Farbvideobildes auf eine1. Arrangement for projecting a color video image made up of pixels onto a
Projektionsflache (121 ), wobei die Anordnung mindestens eine ein Lichtbündel (113) aussendende und in ihrer Intensität veränderbare Lichtquelle (122), eine Ablenkeinrichtung (112), die das Lichtbündel (113) auf die Projektionsflache ablenkt, und eine zweistufige Transformationsoptik (109) aufweist, die zwischen der Ablenkeinrichtung (112) und der Projektionsflache (121 ) angeordnet und aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft besteht, und wobei, in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen, die Eintrittspupille (EP) vor dem ersten Linsenscheitel (2) der Transformationsoptik (109) liegt sowie die AustrittspupiUe (AP) der Transformationsoptik zwischen dem Linsenscheitel der letzten Linse (14) der Transformationsoptik (109) und der Projektionsflache (121) liegt, und eine Blende (111) in der AustrittspupiUe (AP) angeordnet ist.Projection surface (121), the arrangement comprising at least one light source (122) which emits a light bundle (113) and whose intensity can be varied, a deflection device (112) which deflects the light bundle (113) onto the projection surface, and a two-stage transformation optics (109) which is arranged between the deflection device (112) and the projection surface (121) and consists of two subsystems of positive refractive power, and wherein, viewed in the direction of propagation of the light, the entrance pupil (EP) in front of the first lens apex (2) of the transformation optics (109) lies and the exit pupil (AP) of the transformation optics lies between the apex of the last lens (14) of the transformation optics (109) and the projection surface (121), and an aperture (111) is arranged in the exit pupil (AP).
2. Anordnung nach Anspruch 1 , bei der die Blende (111 ) einen freien Durchmesser hat, der dem Produkt eines zwischen 1 und 1 ,5 liegenden Korrekturfaktors mit dem Ergebnis der Division eines Durchmessers des einfallenden Lichtbündels durch eine Winkelvergrößerung der Transformationsoptik (109) entspricht.2. Arrangement according to claim 1, wherein the diaphragm (111) has a free diameter which corresponds to the product of a correction factor lying between 1 and 1.5, with the result of dividing a diameter of the incident light beam by an angular enlargement of the transformation optics (109) ,
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Blende (111 ) Teil eines Gehäuses (120) der Transformationsoptik (109) ist.3. Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the diaphragm (111) is part of a housing (120) of the transformation optics (109).
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Blende (111 ) in die Fläche einer Wand (103) integriert und die Transformationsoptik (109) zu dieser Wand (103) positioniert ist.4. Arrangement according to claim 1 or 2, wherein the diaphragm (111) integrated in the surface of a wall (103) and the transformation optics (109) is positioned to this wall (103).
5. Anordnung nach Anspruch 4, bei der die Wand (103) die Projektionsflache (121) ist.5. Arrangement according to claim 4, wherein the wall (103) is the projection surface (121).
6. Anordnung nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Transformationsoptik (109) für eine verzeichnungsfreie Abbildung korrigiert ist. 6. Arrangement according to one of the above claims, in which the transformation optics (109) is corrected for distortion-free imaging.
7. Optisches System zur Winkelveränderung eines einfallenden Lichtbündels (113), mit einer zweistufigen Transformationsoptik (109), die aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft besteht, die, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, hintereinander angeordnet sind, wobei das Verhältnis der Brechkräfte der Teilsysteme die Winkelvergrößerung des abgelenkten Strahlenbündels bestimmt und die Anordnung der Linsen im zweiten Teilsystem so gewählt ist, daß - in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen - die AustrittspupiUe (AP) der Transformationsoptik7. Optical system for changing the angle of an incident light beam (113), with a two-stage transformation optics (109), which consists of two sub-systems of positive refractive power, which, viewed in the direction of light propagation, are arranged one behind the other, the ratio of the refractive powers of the sub-systems being the angular magnification of the deflected one Beam bundle determined and the arrangement of the lenses in the second subsystem is chosen so that - seen in the direction of propagation of light - the exit pupil (AP) of the transformation optics
(109) zwischen dem Linsenscheitel der letzten Linse der Transformationsoptik (109) und der Projektionsflache (121 ) liegt, und wobei eine Blende (111 ) in der AustrittspupiUe (AP) angeordnet ist.(109) between the lens vertex of the last lens of the transformation optics (109) and the projection surface (121), and wherein an aperture (111) is arranged in the exit pupil (AP).
8. Optisches System nach Anspruch 7, wobei die Transformationsoptik (109) für eine verzeichnungsfreie Abbildung korrigiert ist.8. Optical system according to claim 7, wherein the transformation optics (109) is corrected for distortion-free imaging.
9. Optisches System zur Winkelveränderung eines einfallenden Lichtbündels, mit einer zweistufigen Optik zur Winkeltransformation (115), deren AustrittspupiUe (APWτ) innerhalb der Linsen des optischen Systems liegt, wobei eine Relaisoptik (116), die aus zwei Teilsystemen positiver Brechkraft besteht, in Lichtausbreitungsrichtung gesehen, hinter der Optik zur Winkeltransformation (115) angeordnet ist, wobei die Anordnung der Linsen im zweiten Teilsystem so gewählt ist, daß in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen, eine AustrittspupiUe (APReι) der Relaisoptik (116) zwischen dem Linsenscheitel der letzten Linse der Relaisoptik (115) und der Projektionsflache (121 ) liegt, und wobei eine Blende in der AustrittspupiUe (APReι) der9. Optical system for changing the angle of an incident light beam, with a two-stage optical system for angular transformation (115), the exit pupil (AP W τ) of which lies within the lenses of the optical system, a relay optical system (116) consisting of two subsystems of positive refractive power, Seen in the direction of light propagation, is arranged behind the optics for angular transformation (115), the arrangement of the lenses in the second subsystem being selected so that seen in the direction of propagation of the light, an exit pupil (AP Re ι) of the relay optics (116) between the lens apex last lens of the relay optics (115) and the projection surface (121), and with an aperture in the exit pupil (AP Re ι)
Relaisoptik (115) angeordnet ist.Relay optics (115) is arranged.
10. Optisches System nach Anspruch 9, wobei die zweistufige Optik (115) zur Winkeltransformation für eine verzeichnungsfreie Abbildung korrigiert ist. 10. Optical system according to claim 9, wherein the two-stage optics (115) for angular transformation is corrected for distortion-free imaging.
EP03773658A 2002-10-22 2003-10-21 Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system Withdrawn EP1554890A1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10249338A DE10249338A1 (en) 2002-10-22 2002-10-22 Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation optics
DE10249338 2002-10-22
PCT/EP2003/011653 WO2004039084A1 (en) 2002-10-22 2003-10-21 Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1554890A1 true EP1554890A1 (en) 2005-07-20

Family

ID=32114832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP03773658A Withdrawn EP1554890A1 (en) 2002-10-22 2003-10-21 Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7347567B2 (en)
EP (1) EP1554890A1 (en)
AU (1) AU2003282043A1 (en)
DE (1) DE10249338A1 (en)
WO (1) WO2004039084A1 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7077529B2 (en) * 2004-02-20 2006-07-18 L-3 Communications Corporation Masked image projection system and method
US8241038B2 (en) * 2005-07-08 2012-08-14 Lockheed Martin Corporation Simulator utilizing a non-spherical projection surface
US8210686B2 (en) * 2009-01-30 2012-07-03 Old Dominion University Research Foundation Projection system
US8646918B2 (en) 2009-01-30 2014-02-11 Old Dominion University Research Foundation Projection system
US9223472B2 (en) 2011-12-22 2015-12-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Closing applications
CA2901926C (en) * 2013-04-16 2021-06-29 Steven Charles Read Dual projection in short screen distance
US9232172B2 (en) 2013-11-04 2016-01-05 Christie Digital Systems Usa, Inc. Two-stage light modulation for high dynamic range
US9195122B2 (en) 2013-11-28 2015-11-24 Christie Digital Systems Usa, Inc. Light modulator system including relay optics for correcting optical distortions
WO2017024660A1 (en) * 2015-08-11 2017-02-16 润佳华晟投资集团有限公司 Screen projection system, method and apparatus
CA3120627C (en) 2018-11-19 2023-03-28 FlightSafety International Method and apparatus for remapping pixel locations
CA3120646A1 (en) * 2018-11-20 2020-05-28 FlightSafety International Rear projection simulator with freeform fold mirror
JP2020098989A (en) * 2018-12-18 2020-06-25 村田機械株式会社 Wireless communication apparatus, wireless communication method, and textile machine operation support system
DE102019216724A1 (en) * 2019-10-30 2021-05-06 Robert Bosch Gmbh Leveling laser and optical projection lens

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5119333B1 (en) * 1970-11-30 1976-06-16
US4167311A (en) * 1978-04-12 1979-09-11 Mcdonnell Douglas Corporation Projection system and process
US4297723A (en) * 1980-01-28 1981-10-27 The Singer Company Wide angle laser display system
KR950011005B1 (en) * 1992-02-29 1995-09-26 삼성전자주식회사 Projection optical device
JP3320862B2 (en) * 1992-11-26 2002-09-03 旭光学工業株式会社 Pupil conjugate coupling device for projection optical system
JP3260871B2 (en) 1992-12-25 2002-02-25 オリンパス光学工業株式会社 Head mounted video display
JP3318904B2 (en) * 1993-07-14 2002-08-26 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド Projector equipment
DE4324848C1 (en) * 1993-07-23 1995-03-30 Schneider Rundfunkwerke Ag Video projection system
DE4324849C2 (en) * 1993-07-23 1995-07-13 Schneider Rundfunkwerke Ag Video system for generating a color video image on a screen
DE4326899C2 (en) 1993-08-11 2002-03-21 Thomson Brandt Gmbh Projection television device
JPH07110451A (en) * 1993-10-13 1995-04-25 Ricoh Co Ltd Optical scanner
GB9420750D0 (en) 1994-10-14 1994-11-30 Philips Electronics Uk Ltd Colour liquid crystal projection display systems
DE69611563T2 (en) 1995-03-23 2001-06-21 Ibm Effective optical system for a high-resolution projection display with reflection light valves
DE19522698C2 (en) * 1995-06-22 1998-09-17 Ldt Gmbh & Co Device for imaging pixels
US6123425A (en) * 1996-04-26 2000-09-26 Minolta Co., Ltd. Projecting optical system
DE19642121A1 (en) * 1996-10-12 1998-04-16 Zeiss Carl Fa Achrathem reimager with two lenses
JPH11194295A (en) * 1997-11-06 1999-07-21 Olympus Optical Co Ltd Optical system
JPH11194297A (en) * 1997-12-27 1999-07-21 Canon Inc Projection device
US6185041B1 (en) * 1998-10-23 2001-02-06 Duke University Projection lens and system
JP4734827B2 (en) * 2003-11-28 2011-07-27 株式会社日立製作所 Projection optical unit
US7077529B2 (en) * 2004-02-20 2006-07-18 L-3 Communications Corporation Masked image projection system and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2004039084A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004039084A1 (en) 2004-05-06
DE10249338A1 (en) 2004-05-19
AU2003282043A1 (en) 2004-05-13
US20050264879A1 (en) 2005-12-01
US7347567B2 (en) 2008-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0909517B1 (en) Method and facility for light-beam projection of images on a screen
EP2357831B1 (en) Method and system for light-beam projection of images on a screen
DE19832317C1 (en) Arrangement in which light is directed onto a surface from a light source
EP2294483B1 (en) Projection system
DE4324849C2 (en) Video system for generating a color video image on a screen
DE19851000C2 (en) Projection arrangement
DE102010030138A1 (en) Projection display and method for displaying an overall picture
DE10127367A1 (en) System to project detailed high resolution images onto the surface of pilot&#39;s helmet and are superimposed on general field
DE19618783A1 (en) Wide angle objective lens
EP1554890A1 (en) Arrangement for projecting an image onto a projection surface and associated transformation lens system
DE102005058586A1 (en) Reproduction device for autostereoscopic reproduction of three-dimensional representations
EP0867087B1 (en) Video projection apparatus and method of displaying a video image composed of pixels of a defined size
DE19948542A1 (en) Arrangement in which light is directed onto a surface from a light source
EP1031866A2 (en) Relay optic for a scanning system and a scanning system
DE19918302A1 (en) Image projector
DE102008029789B4 (en) projection system
DE102008029788B4 (en) projection system
DE19907345B4 (en) Device for displaying an image that can be represented as a raster of pixels on a screen
DE102008029785B4 (en) projection system
DE102008029787B4 (en) projection system
EP3978983A1 (en) Projection system
DE3428038A1 (en) Method for obtaining a three-dimensional impression of an image when viewing a planar image, and arrangement for carrying out the method
DE3901101A1 (en) Device for reproducing colour television signals

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20050301

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20120503