DE10332275B4

DE10332275B4 - Panorama-Bildprojektor

Info

Publication number: DE10332275B4
Application number: DE10332275A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Eckardt; Hans Dr. Driescher
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-05-04
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: DE10332275A1; WO2005006770A2; WO2005006770A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Panorama-Bildprojektor, umfassend einen Projektor (1) und eine Datenquelle, wobei der Projektor (3) eine Lichtquelle (2), mindestens ein von der Datenquelle ansteuerbares LCD-Element oder LCD-Elemente zur Erzeugung eines panchromatischen oder R-, G- und B-Bildes und eine Projektionsoptik (7) umfasst, wobei das oder die LCD-Elemente zeilenförmig ausgebildet sind und einen zeilenförmigen Ausschnitt eines Panoramabildes erzeugen, dessen zeilenförmig zusammengesetzte Datenbasis in der Datenquelle abgespeichert ist, wobei der Projektor (1) synchronisiert zur Zeilenfrequenz der Datenquelle rotierbar antreibbar ist oder die Projektionsoptik (7) den zeilenförmigen Ausschnitt auf mindestens einen Spiegel (10) abbildet und der Spiegel (10) synchronisiert zur Zeilenfrequenz der Datenquelle rotierbar antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Panorama-Bildprojektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur plastischen Aufnahme, insbesondere von größeren Objekten wie beispielsweise Gebäuden oder größeren Räumen, sind so genannte Panorama-Kameras bekannt. Aufgrund einer gewünschten hohen Auflösung der Bilder ist es dabei bekannt, eine CCD- oder CMOS-Zeilenkamera zu dem Objekt auszurichten und das Panorama-Bild zeilenförmig aufzunehmen, indem die Kamera definiert geschwenkt wird. Die einzelnen zeilenförmigen Bilder werden dann gematcht und gegebenenfalls einer Koordinatentransformation unterzogen.

Aus der EP 0 599 470 A1 ist ein solches Panorama-Kamera-System bekannt, wobei mindestens eine Kamera rotierbar ausgebildet ist und die Sensoren als TDI-Sensoren ausgebildet sind.

Zur Wiedergabe dieser aufgenommenen Panorama-Bilder auf eine beispielsweise zylindrische Leinwand ist es bekannt, mehrere sich überlappende LCD-Projektoren zu benutzen, die kreisförmig angeordnet werden und jeweils von einem eigenen Rechner angesteuert werden. Die Rechner sind untereinander vernetzt und die Projektoren untereinander kalibriert. Die Bilder werden mit Hilfe von Kalibrationsfiles derart modifiziert, so dass man in der kreisförmigen Abbildung Zylinderkoordinaten erhält. Je nach benötigter geometrischer Auflösung des Systems müssen eine entsprechende Anzahl Projektoren eingesetzt werden, was relativ teuer ist. Ein solches System ist beispielsweise von der Firma Kinoton auf der EXPO 92 in Sevilla vorgeführt worden
(http://www.kinoton.de/refspezial.htm).

Aus der US-4,297,723 ist eine Breitbildprojektionsvorrichtung bekannt, bestehend aus drei zueinander synchronisierten Teilprojektionsbereichen, wobei zur Strahlablenkung rotierbare Spiegel zur schnellen vertikalen und langsamen horizontalen Ablenkung verwendet werden.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, einen Panorama-Bildprojektor zu schaffen, der einfacher und kostengünstiger im Aufbau ist.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Hierzu sind das oder die LCD-Elemente zeilenförmig ausgebildet, die jeweils einen zeilenförmigen Ausschnitt eines Panoramabildes erzeugen. Die Datenbasis des Panoramabildes ist zeilenförmig in der Datenquelle abgespeichert, indem beispielsweise die Daten einer CMOS- oder CCD-Zeilenkamera zur Erzeugung des Panoramabildes direkt abgespeichert werden. Die Projektionsoptik bildet dann die panchromatische Zeile oder die zusammengesetzte RGB-Zeile auf mindestens einem Spiegel ab. Dieser Spiegel ist rotierbar ausgebildet, wobei dessen Rotationsgeschwindigkeit zur Zeilenfrequenz synchronisiert ist. Die Zeilenfrequenz ist dabei die Frequenz, mit der die LCD-Zeilen von der Datenquelle angesteuert werden. Alternativ kann auch der Projektor selbst synchron zur Zeilenfrequenz rotierbar antreibbar ausgebildet sein. Hierdurch werden mehrere Vorteile erreicht. Zum einen entfällt jegliche Koordinatentransformation, da die zeilenförmigen Panoramabildausschnitte direkt ausgelesen werden können. Es ist nur ein Projektor notwendig. Die geometrische Auflösung handelsüblicher LCD-Zeilen ist ausreichend hoch. Wird nun die Rotationsgeschwindigkeit ausreichend hoch gewählt, so nimmt der Betrachter aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges ein stehendes Bild war. Hierzu wird beispielsweise der Spiegel oder der Projektor mit einer Frequenz von größer/gleich 25 Hz gedreht. Sollen nur Halbräume beleuchtet werden, so kann durch geeignete Maßnahmen die notwendige Frequenz halbiert werden. Der Vorteil des rotierbaren Spiegels gegenüber dem rotierenden Projektor ist, dass geringere Massen bewegt werden müssen. Dabei sei angemerkt, dass neben LCD-Zeilen auch andere lichtemittierende Elemente ausreichender Auflösung zur Anwendung kommen können.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Lichtquelle und den LCD-Zeilen eine Linse angeordnet, mittels derer das Licht der Lichtquelle in einen parallelen Strahlengang überführbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Panorama-Bildprojektor mindestens zwei Projektoren, die zueinander synchronisiert sind. Hierdurch lässt sich die Helligkeit des Panoramabildes erhöhen, da aus thermischen Gründen der Lichtstrom der Lichtquelle beschränkt ist. Dabei ist es prinzipiell möglich, dass die beiden Projektoren durch getrennte Recheneinheiten oder durch eine gemeinsame Recheneinheit angesteuert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den LCD-Zeilen und der Projektionsoptik jeweils ein Polarisationsfilter angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der rotierbare Spiegel mit einer Fassettenoberfläche ausgebildet, wobei alle Projektionsoptiken auf den gemeinsamen Spiegel abbilden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Spiegel würfelförmig mit vier senkrecht zu seiner Drehachse liegenden Spiegelflächen ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1 einen schematischen Aufbau eines Projektors und
2 einen schematischen Aufbau mit zwei Projektoren.
Der Projektor 1 umfasst eine Lichtquelle 2, die von einem Reflektor 3 halbförmig umgeben ist. Der Reflektor 3 ist dabei vorzugsweise als Parabol-Reflektor ausgebildet. Des Weiteren umfasst der Projektor 1 eine Linse 4, drei LCD-Zeilen 5, einen Polarisationsfilter 6 sowie eine Projektionsoptik 7. Die drei LCD-Zeilen 5 sind mit einer nicht dargestellten Datenquelle verbunden, in der die Datenbasis eines zu projizierenden Panoramabildes abgelegt ist. Das Panoramabild besteht aus zeilenförmig zusammengesetzten Ausschnitten, wobei jeder Ausschnitt als R-, G- und B-Bild vorliegt. Über die Datenquelle, die im einfachsten Fall als PC ausgebildet ist, werden die LCD-Zeilen 5 angesteuert und deren drei R-, G- und B-Streifen vor der Projektierungsoptik 7 zu einer RGB-Zeile zusammengesetzt. Des Weiteren ist die Datenquelle mit der Steuerung eines Motor 8 verbunden, der über ein Getriebe 9 ein Spiegel 10 rotatorisch antreibt. Die Projektionsoptik 7 ist auf den Spiegel 10 ausgerichtet, so dass der zeilenförmige RGB-Ausschnitt des Panoramabildes vom Spiegel 10 auf eine nicht dargestellte Leinwand umgelenkt wird. Wird nun die LCD-Zeile 5 synchron zur Rotation des Spiegels angesteuert, so wird das Panoramabild stückweise auf die Leinwand projiziert. Ist nun die Rotationsgeschwindigkeit bzw. die hierzu synchronisierte LCD-Zeilenfrequenz ausreichend groß, so sieht der menschliche Betrachter aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges ein stehendes, nicht flackerndes Panoramabild.
In der 2 ist eine Ausführungsform mit zwei Projektoren 1 dargestellt, die auf einem gemeinsamen Spiegel 10 arbeiten. Der Spiegel 10 ist würfelförmig ausgebildet, wobei der Spiegel über eine Drehachse 11 rotierbar antreibbar ist. Somit werden zeitgleich zwei zeilenförmige Ausschnitte des Panoramabildes auf die Leinwand projiziert. Dies kann entweder dazu ausgenutzt werden, die Rotationsfrequenz zu verringern oder aber die Beleuchtungsstärke auf der Leinwand zu erhöhen. Mit Hilfe der Polarisationsfilter lässt sich darüber hinaus ein stereofähiges Panoramabild erzeugen. Hierzu wird vorab ein Panoramabild aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen und jeweils als Datenbasis abgespeichert. Beim Auslesen wird dann das eine Panoramabild dem einen Projektor 1 und das andere Panoramabild dem anderen Projektor 1 zugeführt, wobei deren Polarisationsfilter 6 unterschiedlich sind. Als Ergebnis werden dann zwei Panoramabilder unterschiedlichen Blickwinkels mit unterschiedlichen Polarisationsgraden auf die Leinwand projiziert. Setzt sich nun der Betrachter eine Polarisationsbrille auf, wobei der Polarisationsfilter des linken Auges auf den Polarisationsfilter des ersten Projektors und der Polarisationsfilter des rechten Auges auf den Polarisationsfilter des zweiten Projektors abgestimmt ist, so nimmt der Betrachter ein stereoförmiges Panoramabild wahr.

Claims

Panorama-Bildprojektor, umfassend einen Projektor und eine Datenquelle, wobei der Projektor eine Lichtquelle, mindestens ein von der Datenquelle ansteuerbares LCD-Element oder LCD-Elemente zur Erzeugung eines panchromatischen oder R-, G- und B-Bildes und eine Projektionsoptik umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die LCD-Elemente zeilenförmig ausgebildet sind und einen zeilenförmigen, vertikal ausgerichteten Ausschnitt eines Panoramabildes erzeugen, dessen zeilenförmig zusammengesetzte Datenbasis in der Datenquelle abgespeichert ist, wobei der Projektor (1) synchronisiert zur Zeilenfrequenz der Datenquelle rotierbar antreibbar ist oder die Projektionsoptik (7) den zeilenförmigen Ausschnitt auf mindestens einen Spiegel (10) abbildet und der Spiegel (10) synchronisiert zur Zeilenfrequenz der Datenquelle rotierbar antreibbar ist.
Panorama-Bildprojektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Lichtquelle und den LCD-Zeilen (5) eine Linse (4) angeordnet ist, mittels derer das Licht der Lichtquelle (2) in einen parallelen Strahlengang überführbar ist.
Panorama-Bildprojektor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Panorama-Bildprojektor mindestens zwei Projektoren (1) umfasst, die zueinander synchronisiert sind.
Panorama-Bildprojektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den LCD-Zeilen (5) und der Projektionsoptik (7) jeweils ein Polarisationsfilter (6) angeordnet ist.
Panorama-Bildprojektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierbare Spiegel (10) mit einer Fassettenoberfläche ausgebildet ist und alle Projektionsoptiken (7) auf den gemeinsamen Spiegel (10) abbilden.
Panorama-Bildprojektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spiegel (10) würfelförmig mit vier senkrecht zu seiner Drehachse (11) liegenden Spiegelflächen ausgebildet ist.