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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsanordnung zum Projizieren
eines Bildes auf eine Projektionsfläche, mit einer Lichtquelle,
einem steuerbaren Lichtmodulator, der eine mit Licht der Lichtquelle
beaufschlagbaren Bildbereich mit einer Mehrzahl von Bildpunkten
umfaßt,
die voneinander unabhängig
jeweils zumindest als heller oder dunkler Bildpunkt schaltbar sind,
einer Ansteuereinheit zum Ansteuern der einzelnen Bildpunkte auf
der Basis vorgegebener Bilddaten, um das zu projizierende Bild zu erzeugen,
und ferner mit einer dem Lichtmodulator nachgeschalteten Projektionsoptik
zum Projizieren des erzeugten Bildes auf die Projektionsfläche. Die Erfindung
beziehe sich auch noch auf ein Verfahren zum Ermitteln von nicht
darzustellenden Bildpunkten eines Lichtmodulatorbildbereichs.
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Aus
der
US 5,023,725 ist
eine Projektionsanordnung der eingangs genannten Art bekannt.
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Bei
einer Projektionsanordnung der eingangs genannten Art besteht die
Schwierigkeit, daß das
auf die Projektionsfläche
projizierte Bild nicht völlig
verzeichnungsfrei ist, da die Projektionsoptik meist eine kissenförmige Verzeichnung
aufweist. Dadurch wird die Projektionsfläche teilweise überstrahlt, so
daß Teile
des Bildes neben die Projektionsfläche projiziert werden. Dies
versucht man dadurch zu lösen,
daß die
Projektionsoptik möglichst
verzeichnungsfrei ausgebildet wird. Eine solche verzeichnungsfreie
Projektionsoptik ist jedoch eine aufwendige Optik, wodurch die Projektionsoptik
sehr teuer und auch sehr schwer wird.
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Das
gleiche Problem der Überstrahlung
der Projektionsfläche
tritt auch bei Kinoprojektoren auf, die die einzelnen Bilder des
Filmes durchleuchten und mittels einer Projektionsoptik auf die
Projektionsfläche
projizieren, da die verwendete Projektionsoptik nicht völlig verzeichnungsfrei
ist. Um nun die Überstrahlung
der Projektionsfläche
zu verhindern, die als sehr störend
empfunden wird, weist der Kinoprojektor eine sogenannte Feldblende
auf, die nahe am Film angeordnet ist. Diese Feldblende muß bei der Installation
eines Kinoprojektors aufwendig justiert werden. Dazu ist sie ursprünglich so
ausgelegt, daß sie
kleiner ist als die einzelnen Bilder des Filmes, wodurch der Randbereich
der Projektionsfläche
abgeschattet ist und auf diesen nichts projiziert wird. Bei der
Installation wird nun die Feldblende von einem Mechaniker so bearbeitet
(z. B. mit einer Feile) und erweitert, daß zwar auf die gesamte Projektionsfläche aber
nicht darüber
hinaus projiziert wird. Diese Einstellung der Feldblende ist sehr
arbeitsintensiv und erfordert eine gute Ausbildung des Installationspersonals.
Verbleibende Überstrahlungen
der Projektionsfläche
werden gemindert, indem die Projektionsfläche mit einem schwarzen Samtrahmen
umgeben ist. Dadurch wird die Wahrnehmung der Überstrahlung der Projektionsfläche reduziert,
kann aber nicht völlig
aufgehoben werden.
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Hier
soll nun die Erfindung Abhilfe schaffen und die eingangs genannte
Projektionsanordnung so verbessern, daß ein Überstrahlen der Projektionsfläche unkompliziert
und mit geringem Aufwand verhindert werden kann. Des weiteren soll
ein Verfahren zum Ermitteln von nicht darzustellenden Bildpunkten für die eingangs
genannte Projektionsanordnung bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei der Projektionsanordnung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst,
daß die
Ansteuereinheit die Bildpunkte, die durch die Projektionsoptik neben
die Projektionsfläche
abgebildet werden, als nicht darzustellende Bildpunkte so ansteuert,
daß sie
unabhängig von
den vorgegebenen Bilddaten als dunkle Bildpunkte geschaltet sind,
wobei die nicht darzustellenden Bildpunkte dadurch ermittelt sind,
daß zumindest ein
Testbild mit der Projektionsanordnung auf die Projektionsfläche projiziert
wird, mehrere der den Rand der Projektionsfläche repräsentierende Bildpunkte des
Bildbereichs des Lichtmodulators erfaßt werden und auf der Basis
der erfaßten
Bildpunkte die nicht darzustellenden Bildpunkte ermittelt werden.
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Somit
sind die Bildpunkte, die neben die Projektionsfläche abgebildet werden, dauernd
dunkel geschaltet, so daß keine
störende Überstrahlung
der Projektionsfläche
erfolgt. Es ist damit auch keine Feldblende notwendig, die in mechanisch
aufwendiger Weise zu justieren wäre.
Des weiteren muß die Projektionsoptik
nicht verzeichnungsfrei abbilden, da die dadurch bedingte Überstrahlung
durch die Ansteuereinheit vermieden wird. Somit kann eine kleine,
leicht herstellbare und kostengünstige
Projektionsoptik verwendet werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung
sind die Bildpunkte in einer zweidimensionalen Matrix angeordnet.
Durch diese zweidimensionale Anordnung ist die Ansteuerung der einzelnen
Bildpunkte vereinfacht, so daß der
Aufwand für
die Ansteuereinheit gering sein kann.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung besteht
darin, daß der
Bildbereich mittels einer Kippspiegelmatrix oder eines LCD-Moduls
gebildet ist. Dadurch ist es möglich,
in dem Bildbereich ein Bild mit hoher Auflösung und Bildqualität zu erzeugen.
Insbesondere können
auch mehrere Kippspiegelmatrizen oder LCD-Module verwendet werden,
die dann jeweils eine andere Farbe des Lichtes der Lichtquelle modulieren.
Bevorzugt können
drei Kippspiegelmatrizen oder LCD- Module für die Farben rot, grün und blau eingesetzt
werden. In diesem Fall kann auch eine besonders hohe Lichtleistung
des zu projizierenden Bildes verwirklicht werden. Die LCD-Module
können
als Transmissions- oder Reflexionsmodule ausgebildet sein.
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Bevorzugt
steuert die Ansteuereinheit bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung
die Bildpunkte, die durch die Projektionsoptik nur teilweise auf
die Projektionsfläche
abgebildet werden, so an, daß deren
Helligkeit in Abhängigkeit
des auf die Projektionsfläche
treffenden Anteils der Bildpunktfläche des projizierten Bildpunktes
gegenüber
der durch die Bilddaten vorgegebenen Helligkeit verringert wird.
Die Helligkeit wird dabei um so mehr verringert, je kleiner der
auf die Projektionsfläche
treffende Anteil ist. Dadurch werden die projizierten Bildpunkte,
die teilweise auf und teilweise neben die Projektionsfläche treffen,
nicht mit der durch die Bilddaten vorgegebene Helligkeit, sondern
als Bildpunkte mit einer geringeren Helligkeit projiziert. Damit
erscheint dann der Bildrand des projizierten Bildes weniger gezackt
und ist gleichmäßiger.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung
ist ein Speicher vorgesehen, in dem gespeichert ist, welcher der
Bildpunkte des Bildbereiches durch die Projektionsoptik neben die
Projektionsfläche
abgebildet wird. Dadurch kann die Ansteuereinheit durch einen Vergleich
von Bildpixel der Bilddaten mit den Bildpunkten des Bildbereiches
einfach und schnell feststellen, welche Bildpixel unabhängig von
ihrem Wert als dunkle Bildpunkte geschaltet werden sollen. Dieser
Vergleich eignet sich besonders für eine Echtzeitverarbeitung
der Bilddaten, so daß diese
nicht vor der Projektion in einem gesonderten Schritt an die erfindungsgemäße Projektionsanordnung
angepaßt
werden müssen.
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Die
erfindungsgemäße Projektionsanordnung
kann besonders vorteilhaft dadurch weitergebildet werden, daß sie eine
Nachschlagetabelle aufweist, die für jeden Bildpunkt des Bildbereiches
ein eigenes Feld umfaßt,
in dem ein vorbestimmter Wert eingetragen ist, wenn die Projektionsoptik
den dem entsprechenden Feld zugeordneten Bildpunkt neben die Projektionsfläche abbildet.
Damit kann die Ansteuereinheit durch Zugriff auf die Nachschlagetabelle
schnell feststellen, welchen Bildpunkt sie unabhängig von den vorgegebenen Bilddaten
dunkel schalten soll. Besonders einfach wird dies, wenn der vorbestimmte
Wert 0 beträgt.
In diesem Fall muß die
Ansteuereinheit lediglich für
jeden Bildpunkt den entsprechenden Wert der Bilddaten mit dem Wert
des entsprechenden Feldes der Nachschlagetabelle multiplizieren.
Wenn in dem Feld 0 eingetragen ist, ergibt sich für den entsprechenden
Bildpunkt auch der Wert 0, und er wird als dunkler Bildpunkt geschaltet.
Vorteilhaft wird für
die Bildpunkte, die auf die Projektionsfläche abgebildet werden, in dem
entsprechenden Feld der Nachschlagetabelle der Wert 1 eingetragen, so
daß der
Bildpunktwert bei einer Multiplikation mit dem Wert des entsprechenden
Feldes der Nachschlagetabelle nicht verändert wird. Somit kann das zu
projizierende Bild einfach für
die Projektion angepaßt
werden, indem die Bildpunktwerte der vorgegebenen Bilddaten mit
dem Wert des zugeordneten Feldes der Nachschlagetabelle multipliziert
werden und das Ergebnis dieser Multiplikationen dann die Bilddaten
für die
Projektion sind. Diese Anpassung des zu projizierenden Bildes muß nicht
von der Ansteuereinheit durchgeführt
werden, sondern kann auch mittels einer der Ansteuereinheit vorgeschalteten
Einrichtung (z. B. ein Computer) erfolgen, so daß der Ansteuereinheit gleich
die Bilddaten für
die Projektion zugeführt
werden. Des weiteren ist es auch möglich, in die Felder der Nachschlagetabelle
einen Wert zwischen 0 und 1 einzutragen, um den Helligkeitswert zwischen
dem eines hellen und eines dunklen Bildpunktes festzulegen. Dies
kann beispielsweise für die
Bildpunkte verwendet werden, die nur teilweise auf die Projektionsfläche projiziert
werden. Dies kann des weiteren dazu verwendet werden, Unregelmäßigkeiten
in der Helligkeitsverteilung zu kompensieren.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung
besteht darin, daß die
Ansteuereinheit ferner vorbestimmte Bildpunkte des Bildbereiches,
die nicht auf die Projektionsfläche
projiziert werden sollen, unabhängig von
den vorgegebenen Bilddaten als dunkle Bildpunkte schaltet. Damit
ist zum Beispiel eine Formatanpassung bei der Bildprojektion möglich. Wenn ein
Breitwand-Bildformat dargestellt werden soll, werden einfach die
Bildpunkte des Bildbereiches, die nicht diesem Breitwand-Bildformat
entsprechen, dauerhaft dunkel geschaltet.
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Die
erfindungsgemäße Projektionsanordnung
kann auch noch dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, daß die Projektionsoptik
festbrennweitig ist. Dadurch kann die Projektionsoptik einfach aufgebaut
und kostengünstig
sein.
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Bevorzugt
kann bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung
auch die Brennweite der Projektionsoptik und/oder der Abstand der
Projektionsoptik zur Projektionsfläche so festgelegt werden, daß die paraxiale
Bildebene der Projektionsanordnung nicht in der Projektionsfläche liegt,
sondern etwas davor oder dahinter. Der Abstand der paraxialen Bildebene
von der Projektionsfläche
wird dabei so eingestellt, daß das
projizierte Bild noch gut erkennbar aber nicht optimal schart gestellt
ist. Dadurch wird zwar die Bildschärfe etwas reduziert, was jedoch dazu
führt,
daß die
Bildpunktstruktur des projizierten Bildes auf der Projektionsfläche vermindert
wird. Dadurch wird die subjektive Qualität der Bilddarstellung insgesamt
erhöht.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ermitteln von nicht darzustellenden Bildpunkten eines Lichtmodulatorbildbereichs,
die bei einer Projektionsanordnung zum Projizieren eines Bildes
auf eine Projektionsfläche
neben die Projektionsfläche
abgebildet werden, wobei die Projektionsanordnung eine Lichtquelle,
den Lichtmodulator, der den mit Licht der Lichtquelle beaufschlagbaren
Lichtmodulatorbildbereich mit einer Mehrzahl von Bildpunkten umfaßt, die voneinander
unabhängig
jeweils zumindest als heller oder dunkler Bildpunktschalter sind,
und ferner eine Ansteuereinheit zum Ansteuern der einzelnen Bildpunkte
auf der Basis vorgegebener Bilddaten, um das zu projizierende Bild
zu erzeugen, und eine dem Lichtmodulator nachgeschaltete Projektionsoptik zum
Projizieren des erzeugten Bildes auf die Projektionsfläche enthält, weist
folgende Schritte auf: Erzeugen und Projizieren zumindest eines
Testbildes mit der Projektionsanordnung auf die Projektionsfläche, Erfassen
mehrerer der den Rand der Projektionsfläche repräsentierenden Bildpunkte des
Lichtmodulatorbildbereichs anhand des zumindest einen Testbildes,
und Ermitteln der nicht darzustellenden Bildpunkte anhand der erfaßten Bildpunkte.
Mit diesem Verfahren kann in einfacher Art und Weise ermittelt werden,
welche Bildpunkte neben die Projektionsfläche abgebildet werden. Diese
Bildpunkte werden dann bei der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung unabhängig von
den vorgegebenen Bilddaten als dunkle Bildpunkte geschaltet, so
daß ein Überstrahlen
der Projektionsfläche
wirksam verhindert werden kann.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden im Erfassungsschritt Bildpunkte, die gerade nicht mehr auf sondern
neben die Projektionsfläche
projiziert werden, als Randpunkte (die den Rand der Projektionsfläche repräsentieren)
erfaßt,
und im Ermittlungsschritt werden dann die Bildpunkte, die nicht
im durch die Randpunkte begrenzten Bereich liegen, als nicht darzustellende
Bildpunkte festgelegt. Durch diese Schritte ist das Ermitteln der
nicht darzustellenden Bildpunkte leicht durchzuführen.
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Natürlich ist
es auch möglich,
im Erfassungsschritt die Bildpunkte, die gerade noch auf und noch nicht
neben die Projektionsfläche
projiziert werden, als Randpunkte zu erfassen, die den Rand der
Projektionsfläche
repräsentieren.
Dann werden im Ermittlungsschritt die Bildpunkte, die nicht im durch
die Randpunkte begrenzten Bereich liegen und die auch kein Randpunkt
sind, als nicht darzustellende Bildpunkte festgelegt.
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Insbesondere
müssen
nicht alle Randpunkte einzeln erfaßt werden, sondern können beispielsweise
durch Interpolation zwischen zwei benachbarten Randpunkten ermittelt
werden. So können
alle Bildpunkte zwischen den zwei benachbarten Randpunkten auch
als Randpunkte bestimmt werden, die auf einer durch die benachbarten
Randpunkte eindeutig festgelegten Geraden liegen. Je mehr Randpunkte im
Erfassungsschritt erfaßt
werden, um so genauer kann der Randbereich erfaßt werden, wodurch auch die Überstrahlung
besser verhindert wird.
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Bevorzugt
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
im Ermittlungsschritt in einer Nachschlagetabelle, die für jeden
Bildpunkt ein eigenes Feld aufweist, ein vorbestimmter Wert in die
Felder eingetragen werden, die jeweils einem der nicht darzustellenden
Bildpunkte zugeordnet sind. Damit wird in unkomplizierter Art und
Weise eine Nachschlagetabelle erstellt, auf die die Ansteuereinheit
beim Projizieren des gewünschten
Bildes zugreifen kann und somit schnell entscheiden kann, ob der
darzustellende Bildpunkt unabhängig
von den vorgegebenen Bilddaten dunkel zu schalten ist. Damit kann
auch insbesondere bei der Projektion von Filmen die Bildverarbeitung
während
der Projektion durchgeführt werden,
d. h. es werden der Ansteuereinheit die Bilddaten zugeführt (die
noch nicht an die speziellen Überstrahlungscharakteristik
der Projektionsanordnung angepaßt
sind), die Ansteuereinheit entscheidet aufgrund der Nachschlagetabelle,
welche Bildpunkte unabhängig
von den vorgegebenen Bilddaten dunkel zu schalten sind, und steuert
den Bildbereich entsprechend an.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Testbild
eine Testmarke, die schrittweise zum Rand der Projektionsfläche hin
verschiebbar ist, wobei die Verschiebung der Testmarke bevorzugt
dadurch erfolgt, daß jedesmal
ein neues Testbild erzeugt und projiziert wird, in dem die Testmarke
an einer zum zuvor projizierten Testbild versetzten Position liegt.
Durch diese Schritte kann insbesondere die Ermittlung der Randpunkte
unkompliziert erfolgen.
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Weiterhin
kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ein Testbild erzeugt und projiziert werden, das eine Unterteilung
aufweist, anhand der die den Rand der Projektionsfläche repräsentierenden
Bildpunkte erfaßbar
sind. Diese Unterteilung kann beispielsweise durch ein Fadenkreuz
oder mehrere Fadenkreuze an unterschiedlichen Stellen im Testbild verwirklicht
werden, wobei dabei das bzw. die Fadenkreuze) mit einer Skala versehen
sind. Auch andere Arten der Unterteilung sind möglich, vorausgesetzt das daraus
immer eindeutig die den Rand der Projektionsfläche der repräsentierenden
Bildpunkte ermittelt werden können.
Durch diese Schritte ist die Ermittlung der Randpunkte besonders
schnell möglich, da
nur die entsprechenden Unterteilungswerte zu erfassen sind, aus
denen dann die Bildpunkte und insbesondere die Randpunkte ermittelt
werden können.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
werden ferner die Bildpunkte, die nur teilweise auf die Projektionsfläche projiziert
werden, erfaßt
(diese Bildpunkte repräsentieren
natürlich
auch den Rand der Projektionsfläche),
und für
jeden dieser Bildpunkte wird in Abhängigkeit des auf die Projektionsfläche treffenden
Anteils der Fläche
des projizierten Bildpunkts eine Helligkeitsverringerung gegenüber der
durch die Bilddaten vorgegebenen Helligkeit festgelegt. Dadurch
erscheint der Bildrand eines projizierten Bildes, wenn die Projektion
mit der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung
unter Berücksichtigung
dieser Helligkeitsverringerung durchgeführt wird, weniger gezackt und
führt zu
einer subjektiv verbesserten Qualität der Bilddarstellung.
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Die
erfindungsgemäße Projektionsanordnung
kann nicht nur einzelne Bilder, sondern auch mehrere Bilder nacheinander
projizieren. Insbesondere kann sie auch Filme projizieren.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen im Prinzip beispielshalber
noch näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht
einer erfindungsgemäßen Projektionsanordnung;
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2 eine schematische Seitenansicht
des in 1 gezeigten Lichtmodulators;
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3 eine Nachschlagetabelle;
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4 ein Flußdiagramm
für die
Bestimmung von Randpunkten;
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5 ein Flußdiagramm
für das
Festlegen der Nachschlagetabelle;
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6 einen Randabschnitt der
Projektionsfläche;
-
7 einen dem in 6 gezeigten Randabschnitt
zugeordneten Abschnitt der Nachschlagetabelle;
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8 eine Draufsicht des in 1 gezeigten Lichtmodulators
gemäß einer
weiteren Ausführungsform;
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9 eine Seitenansicht des
in 8 gezeigten Lichtmodulators,
und
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10 eine weitere Nachschlagetabelle
der erfindungsgemäßen Projektionsanordnung.
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Die
erfindungsgemäße Projektionsanordnung
umfaßt,
wie am besten aus 1 ersichtlich
ist, eine Lichtquelle 1, einen der Lichtquelle 1 nachgeschalteten
steuerbaren Lichtmodulator 2 sowie eine Projektionsoptik 3,
die wiederum dem Lichtmodulator 2 nachgeschaltet ist. Ferner
weist die erfindungsgemäße Projektionsanordnung
eine Ansteuereinheit 4 auf, durch die der Lichtmodulator 2 aufgrund
der Ansteuereinheit 4 zugeführten Bilddaten 5 gesteuert wird.
Die Lichtquelle 1, die beispielsweise eine Xenon-Lampe
enthält,
erzeugt ein Lichtstrahlbündel 6, das
auf den Lichtmodulator 2 gerichtet wird. Dieser moduliert
das Lichtstrahlbündel 6 und
gibt ein moduliertes Lichtstrahlbündel 7 ab, das mittels
der Projektionsoptik 3 auf eine Projektionsfläche 8 projiziert wird.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist,
enthält
der Lichtmodulator 2 eine Farbaufteilungseinheit 9 mit drei
Spiegeln 10, 11, 12, die hintereinander
entlang einer ersten optischen Achse angeordnet und jeweils um 45° gegenüber dieser
ersten optischen Achse geneigt sind. Der eingangsseitig angeordnete
Spiegel 10 ist ein Spiegel, der von dem weißen Licht
des einfallenden Lichtstrahlenbündels 6 nur
den blauen Anteil reflektiert. Die restlichen Farbanteile des einfallenden
Lichtstrahlbündels 6 gehen
durch den Spiegel 10 hindurch und treffen auf den nächsten Spiegel 11, der
davon nur den grünen
Anteil reflektiert und die restlichen roten Farbanteile hindurchläßt, die
dann vom Spiegel 12 reflektiert werden.
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Der
Lichtmodulator 2 enthält
ferner eine Farbzusammenführungseinheit 13 mit
drei Spiegeln 14, 15 und 16. Die Spiegel 14 bis 16 sind
entlang einer zweiten optischen Achse angeordnet, die parallel zur
ersten optischen Achse ist, und sind um 45° gegenüber der zweiten optischen Achse
so geneigt und angeordnet, daß das
von den Spiegeln 10 bis 12 reflektierte Licht
auf die Spiegel 14 bis 16 trifft und von diesen
so umgelenkt werden, daß es
sich entlang der zweiten optischen Achse in der gleichen Richtung ausbreitet.
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Des
weiteren enthält
der Lichtmodulator 2 drei Lichtmodulationseinheiten 18, 19 und 20,
die jeweils durch ein transmittierendes LCD-Modul verwirklicht sind.
Die LCD-Module enthalten eine Vielzahl von individuell ansteuerbaren
Bildpunkten, die in Zeilen und Spalten einer Matrix angeordnet sind
und den Bildbereich bilden, in bzw. mit dem das zu projizierende
Bild eingestellt werden kann. Jeder dieser Bildpunkte kann so angesteuert
werden, daß er
das auf ihn treffende Licht durchläßt (in diesem Fall ist der Bildpunkt
als heller Bildpunkt geschaltet) oder daß er das auf ihn treffende
Licht nicht hindurchläßt, z. B. abschattet
oder zurückreflektiert,
(in diesem Fall ist der Bildpunkt als dunkler Bildpunkt geschaltet).
Es ist auch möglich,
daß die
einzelnen Bildpunkte die Polarisationsrichtung des einfallenden
und in diesem Fall schon polarisierten Lichtes drehen oder nicht
drehen und daß dieses
Licht dann durch einen nachgeschalteten Polarisationsfilter hindurchgeleitet
wird, so daß dadurch
die einzelnen Bildpunkte hell oder dunkel geschaltet werden. Je
nach Ausrichtung des Polarisationsfilters wird das gedrehte oder
das nicht gedrehte Licht dunkel geschaltet, d. h. herausgefiltert.
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Um
einen Bildpunkt mit einem Helligkeitswert zu erzeugen, der zwischen
dem des hellen und des dunklen Bildpunktes liegt, kann während der
Projektion des Bildes der Bildpunkt abwechselnd hell und dunkel
geschaltet werden, so daß der
Helligkeitswert durch das Verhältnis
der Zeitdauer, während
der der Bildpunkt hell geschaltet war, zu der Zeitdauer, während der
Bildpunkt dunkel geschaltet war, bestimmt ist.
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Die
Lichtmodulationseinheit 18 für den blauen Farbanteil ist
zwischen den Spiegeln 14 und 15 angeordnet, die
entsprechende Lichtmodulationseinheit 19 für den grünen Farbanteil
ist zwischen den Spiegeln 11 und 15 angeordnet
und die Lichtmodulationseinheit 20 für den roten Farbanteil ist
zwischen den Spiegeln 11 und 12 plaziert. Die
Lichtmodulationseinheiten 18 bis 20 werden durch
die Ansteuereinheit 4 angesteuert und modulieren so das
blaue, grüne
und rote Licht, das dann durch die Spiegel 14 bis 16 der
Farbzusammenführungseinheit 13 zu
dem modulierten Lichtstrahlbündel 7 zusammengeführt wird.
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Es
ist bevorzugt, daß der
Querschnitt des Lichtstrahlbündels 6 so
gewählt
ist, daß er
mit der Form des Bildbereiches der Lichtmodulationseinheiten 18 bis 20 übereinstimmt.
Dazu kann die Lichtquelle 1 insbesondere einen quaderförmigen Lichtintegrator
bzw. Lichtmischstab (nicht gezeigt) enthalten, in den das Licht
der Xenon-Lampe eingekoppelt wird und der dann das Lichtstrahlbündel 6 mit
dem gewünschten
Querschnitt emittiert. Dies führt
zu einer möglichst
gleichmäßigen Ausleuchtung
des Bildbereiches der Lichtmodulationseinheiten 18 bis 20, wodurch
das auf den Lichtmodulationseinheiten eingestellte Bild eine sehr
gleichmäßige Lichtintensität aufweist.
Die Spiegel 10, 11, 15 und 16 können dichroitische
Spiegel sein.
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In 3 ist eine Nachschlagetabelle
LUT gezeigt, auf die die Ansteuereinheit 4 zugreifen kann. Die
Nachschlagetabelle kann dazu beispielsweise in der Ansteuereinheit 4 selbst
gespeichert sein und umfaßt
für jeden
Bildpunkt des Bildbereiches der Lichtmodulationseinheit 18 ein
dem Bildpunkt eindeutig zugeordnetes Feld, in dem entweder der Wert 0
oder der Wert 1 eingetragen ist. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die einzelnen
Einträge
in der Nachschlagetabelle LUT räumlich
entsprechend der räumlichen
Anordnung der Bildpunkte des Bildbereiches der Lichtmodulationseinheit 18 angeordnet.
In dieser Ausführungsform
umfaßt
somit der Bildbereich 400 Bildpunkte in 20 Zeilen und 20 Spalten,
die zueinander senkrecht verlaufen. Wenn in der Nachschlagetabelle
der Wert 0 eingetragen ist, bedeutet dies, daß der entsprechende Bildpunkt
unabhängig
von den Bilddaten 5 als dunkler Bildpunkt und somit dunkel geschaltet
wird. Ist in der Nachschlagetabelle LUT hingegen der Wert 1 eingetragen,
so wird der entsprechende Bildpunkt gemäß den Bilddaten 5 angesteuert.
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In
der hier beschriebenen Ausführungsform sind
die Bildbereiche der Lichtmodulationseinheiten 19 und 20 identisch
zu dem der Lichtmodulationseinheit 18 aufgebaut, da die
Lichtmodulationseinheiten für
verschiedene Farben desselben zu projizierenden Bildes verwendet
werden, so daß die
in 3 gezeigte Nachschlagetabelle
LUT auch für
die Lichtmodulationseinheiten 19 und 20 verwendet
wird.
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In
der Nachschlagetabelle LUT von 3 ist für die Bildpunkte
der Wert 0 eingetragen, die durch die Projektionsoptik 3 neben
die Projektionsfläche 8 projiziert
und als störend
empfunden werden würden.
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Im
Betrieb der Projektionsanordnung werden der Ansteuereinheit 4 die
Bilddaten 5 für
die darzustellenden Bilder zugeführt.
Die Ansteuereinheit 4 prüft dann für jedes darzustellende Bild,
ob die einzelnen Bildpixel dieses Bildes neben der Projektionsfläche 8 liegen
würden,
in dem der Datenwert des Bildpixels mit dem entsprechenden Wert
in der Nachschlagetabelle LUT multipliziert wird. Wenn der entsprechende
Wert in der Nachschlagetabelle 0 beträgt, wird durch die Multiplikation
auch der Bildpixelwert in 0 geändert,
wodurch dann bei der Projektion der diesem Bildpixel entsprechende
Bildpunkt in jeder der Lichtmodulationseinheiten 18 bis 20 dunkel geschaltet
wird. Beträgt
der entsprechende Wert in der Nachschlagetabelle LUT 1,
bleibt der Bildpixelwert durch die Multiplikation mit 1 unverändert und der
entsprechende Bildpunkt in jeder der Lichtmodulationseinheiten 18 bis 20 wird
bei der Projektion gemäß dem Bildpixelwert
farbmoduliert. Diese Überprüfung von
jedem Bildpixel durch die Ansteuereinheit kann mittels einer Software-Routine
oder Hardware realisiert werden.
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Zum
Erstellen der Nachschlagetabelle LUT werden zuerst die Randpunkte
RP der Bildbereiche der Lichtmodulationseinheiten 18 bis 20 bestimmt, wobei
Randpunkte RP die Bildpunkte sind, die gerade nicht mehr auf, sondern
neben die Projektionsfläche 8 projiziert
werden. Dazu wird eine erste Testmarke (4, Testmarke Nr. n, wobei n = 1) erzeugt, die
beispielsweise aus einem kleinen weißen Kreuz auf ansonsten dunklem
Hintergrund besteht, und die erste Testmarke wird auf die Projektionsfläche 8,
bevorzugt in die Mitte, projiziert (Schritt S1). Diese Testmarke
ist somit nichts anderes als ein spezielles, zu projizierendes Bild,
das beispielsweise mittels eines mit der Ansteuereinheit 4 verbundenen
Computers (nicht gezeigt) erzeugt und der Ansteuereinheit 4 als Bilddaten 5 zugeführt wird.
In Schritt S2 wird die erste Testmarke um eine vorbestimmte Schrittlänge zum Rand
der Projektionsfläche 8 hin
verschoben, und im Schritt S3 wird überprüft, ob die erste Testmarke über den
Rand der Projektionsfläche 8 hinaus
verschoben wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, wird der Vorgang beim
Schritt S2 fortgesetzt, ansonsten wird der ermittelte Randpunkt
RP in eine Liste der Randpunkte eingetragen (Schritt S4).
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Die
Schritte S2 und S3 können
beispielsweise dadurch verwirklicht werden, daß ein Bediener eine bestimmte
Taste der Tastatur des Computers (oder einer sonstigen Eingabeeinheit
des Computers) drückt,
worauf der Computer ein neues zu projizierendes Bild erzeugt, in
dem die Testmarke um die vorbestimmte Schrittlänge verschoben ist und das mittels
der Projektionsanordnung auf die Projektionsfläche 8 projiziert wird.
Wenn durch diese Verschiebung die erste Testmarke (z. B. der Mittelpunkt
des weißen
Kreuzes) über
den Rand hinaus verschoben wurde, drückt der Bediener eine andere
Taste der Tastatur, so daß der
Ablauf beim Schritt S4 fortgesetzt wird. Es ist beispielsweise auch
möglich,
daß der
Bediener nur einmal das Verschieben der Testmarke durch Drücken der
bestimmten Taste startet. Daraufhin wird die Testmarke im vorbestimmten
Zeitintervall jeweils um die vorbestimmte Schrittlänge verschoben,
und der Bediener muß nur
noch die andere Taste der Tastatur drücken, wenn die Testmarke über den
Rand hinaus verschoben wurde.
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Bei
diesem Bestimmen der Randpunkte RP kann die Ansteuereinheit 4 durch
den Computer derart angesteuert werden, da sie bei der Projektion nicht
auf die Nachschlagetabelle LUT zugreift. Alternativ kann die Ansteuereinheit 4 auch
auf die Nachschlagetabelle LUT zugreifen, wobei in diesem Fall an
allen Stellen der Nachschlagetabelle LUT der Wert 1 eingetragen
ist.
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Im
Schritt S5 legt der Bediener dann fest, ob er einen weiteren Randpunkt
RP mittels einer weiteren Testmarke ermitteln will. Diese weitere
Testmarke kann identisch zu einer vorherigen Testmarke sein. Will
der Bediener einen weiteren Randpunkt bestimmen, so wird die weitere
Testmarke von der Mitte der Projektionsfläche bevorzugt entlang einer
anderen Richtung zum Rand der Projektionsfläche 8 hin verschoben,
so daß auch
ein anderer Randpunkt RP ermittelt werden kann. Dieser Ablauf kann
so lange fortgesetzt werden, bis der gesamt Rand genügend genau
erfaßt
wurde.
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Wenn
im Schritt S5 festgelegt wird, daß keine weiteren Randpunkte
RP ermittelt werden, wird die Bearbeitung im Schritt S6 fortgesetzt.
In diesem Schritt wird zuerst überprüft, ob schon
ein vollständiger
Satz von N Randpunkten RP vorliegt. Wenn dies nicht der Fall ist,
werden die fehlenden Randpunkte RP durch Interpolation anhand der
ermittelten Randpunkte RP festgelegt. Dazu kann man beispielsweise die
Bildpunkte, die auf einer geraden Linie zwischen zwei benachbarten
Randpunkten RP liegen, ebenfalls als Randpunkte RP markieren, so
daß ein
vollständiger
Satz von N Randpunkten RP1...N vorliegt (Schritt
S6).
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Aus
diesem vollständigen
Satz von N Randpunkten RP wird dann, wie in 5 gezeigt ist, die Nachschlagetabelle
LUT erzeugt. Dazu wird im Schritt S7 festgestellt, ob ein Bildpunkt
innerhalb des durch die Randpunkte RP bestimmten Bereiches liegt.
Wenn dies der Fall ist, wird in der entsprechenden Stelle in der
Nachschlagetabelle LUT der Wert 1 eingeschrieben, ansonsten wird
der Wert 0 eingeschrieben (Schritt S8). Dies wird solange wiederholt, bis
alle Bildpunkte abgearbeitet sind (Schritt S9) und somit die Nachschlagetabelle
LUT erstellt ist (Schritt S10).
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Diese
Nachschlagetabelle LUT wird dann beim Projizieren der Bilder verwendet,
so daß bei
der Projektion nichts über
den Rand der Projektionsfläche 8 hinaus
projiziert wird.
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Anstatt
die Randpunkte RP mittels des in 4 gezeigten
Ablaufes zu bestimmen, kann man auch ein zu projizierendes Testmuster
verwenden, das ein oder mehrere Fadenkreuze, die jeweils eine Skala
aufweisen, umfaßt.
Dieses Testmuster kann von einem Computer (nicht gezeigt) erzeugt
und als Bilddaten der Ansteuereinheit 4 zugeführt werden und
mittels der Projektionsanordnung projiziert werden. Der Bediener
liest dann an den Skalen die Stelle ab, an der die Skala den Rand
der Projektionsfläche 8 schneidet,
und gibt diese Werte in den Computer ein, der daraus die Randpunkte
RP ermittelt. Ausgehend von diesen Randpunkten RP wird dann gemäß dem Ablauf
von 5 die Nachschlagetabelle
LUT generiert.
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Die
beschriebenen Vorgehensweisen zum Erzeugen der Nachschlagetabelle
LUT bei z. B. der Installation der Projektionsanordnung sind sehr
viel schneller durchführbar
als die eingangs beschriebene Anpassung der Feldblende bei herkömmlichen Kinoprojektoren
und sind zudem auch von mechanisch nicht ausgebildetem Personal
durchführbar.
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Es
kann nun auch vorkommen, daß die
Bildpunkte im Randbereich der Projektionsfläche 8 nicht vollständig neben
und auch nicht vollständig
auf die Projektionsfläche 8 projiziert
werden, wie dies schematisch in 6 dargestellt
ist. Einzelne projizierte Bildpunkte (die als Quadrat dargestellt
sind) liegen dabei teilweise auf und neben der Projektionsfläche B. In
diesem Fall kann an der entsprechenden Stelle in der Nachschlagetabelle
LUT ein Wert zwischen 0 und 1 eingetragen werden, wobei dieser Wert
in Abhängigkeit
des auf die Projektionsfläche 8 treffenden Anteiles
der Bildpunktfläche
des projizierten Bildpunktes festgelegt wird. Je größer der
Anteil der auf die Projektionsfläche
treffenden Bildpunktfläche
ist, um so größer wird
auch der Wert gewählt.
Der entsprechende Bildpunkt wird bei der Darstellung also nicht
völlig
dunkel geschaltet, sondern weist einen Zwischenwert auf, der zwischen
einem hellen und einem dunklen Bildpunkt liegt. Dadurch erscheint
bei der Projektion der Bildrand weniger gezackt und gleichmäßiger.
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Die
Nachschlagetabelle LUT wird in diesem Fall prinzipiell in gleicher
Weise erstellt, wie dies im Zusammenhang mit dem in 4 und 5 gezeigten Ablauf
dargelegt wurde. Bei dem Ablauf von 4 wird
der Schritt S3 so geändert,
daß nicht
nur angegeben wird, ob die Testmarke über den Rand der Projektionsfläche 8 hinaus
verschoben wurde, sondern es wird durch den Bediener zusätzlich noch
angegeben, wie groß der
Teil der projizierten Testmarke ist, der nicht über den Rand hinaus verschoben
wurde. Dieser Wert wird dann in die Liste der Randpunkte eingetragen
(Schritt S4). Bei dem in 5 gezeigten Ablauf
wird der Schritt S8 modifiziert. Wenn festgestellt wird, daß der Bildpunkt
innerhalb des durch den Randpunkte bestimmten Bereiches liegt, wird
in die Nachschlagetabelle LUT an die entsprechende Stelle der Wert
1 eingetragen. Wenn jedoch festgestellt wird, daß er nicht innerhalb des durch
die Randpunkte bestimmten Bereiches liegt, wird überprüft, ob der Bildpunkt ein Randpunkt
ist. Ist dies zutreffend, wird der entsprechende Wert des Randpunktes
an die Stelle in der Nachschlagetabelle LUT eingetragen, ansonsten
wird der Wert 0 eingetragen (da in diesem Fall der projizierte Bildpunkt
vollständig
außerhalb der
Projektionsfläche
liegen würde).
In 7 ist der entsprechende
Abschnitt der Nachschlagetabelle LUT gezeigt, der dem in 6 gezeigten Abschnitt des
auf die Projektionsfläche 8 projizierten
Bildes entspricht.
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In 8 und 9 ist eine alternative Ausführungsform
des Lichtmodulators 2 von 1 gezeigt. Bei
dieser Ausführungsform
sind drei Prismen 21, 22, 23 derart angeordnet
und ausgebildet, daß im
ersten Prisma 21 blaues Licht aus dem einfallenden Lichtstrahlbündel 6 herausgefiltert
und auf eine erste Kippspiegelmatrix 24 gerichtet wird.
Im zweiten Prisma 22 wird von dem durch das erste Prisma 21 hindurchgehenden
Licht nur das rote Licht durch Reflexion herausgefiltert und auf
eine zweite Kippspiegelmatrix 25 gerichtet. Das restliche
Licht, nämlich
der grüne
Anteil, wird durch das dritte Prisma 23 auf eine dritte
Kippspiegelmatrix 26 gelenkt. Die drei Kippspiegelmatrizen 24 bis 26 sind
gleich ausgebildet und weisen in einer Matrix aus Zeilen und Spalten
angeordnete kippbare Spiegel auf, die von einer ersten Stellung
in eine zweite Stellung gekippt werden können. Der Lichtmodulator 2 ist
dabei so ausgebildet, daß das
auf die einzelnen Spiegel der Kippspiegelmatrizen 24 bis 26 einfallende
Licht von den Kippspiegelmatrizen 24 bis 26 zurückreflektiert
wird und zur Projektionsoptik 3 gelangt, wenn die kippbaren Spiegel
in der ersten Stellung sind. Dadurch werden die hellen Bildpunkte
erzeugt. Wenn die Spiegel in ihrer zweiten Stellung sind, wird das
Licht so reflektiert, daß es
nicht zur Projektionsoptik 3 gelangt. In 9 ist dazu beispielhaft ein Lichtstrahl 27 eingezeichnet, der
von einem Spiegel der Kippspiegelmatrix 26, der in der
zweiten Stellung ist, reflektiert und durch ein Blendenelement 28 abgeschattet
wird. In diesem Fall ist der entsprechende Bildpunkt dunkel geschaltet (dunkler
Bildpunkt). Durch das individuelle Einstellen der einzelnen Spiegel
der Kippspiegelmatritzen 24 bis 26 wird das modulierte
Lichtstrahlbündel 7 erzeugt.
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Um
einen Bildpunkt mit einem Helligkeitswert zu erzeugen, der zwischen
dem des hellen und des dunklen Bildpunktes liegt, kann der entsprechende
Spiegel der Kippspiegelmatrix 24 bis 26 so angesteuert
werden, daß er
zwischen der ersten und der zweiten Stellung hin und her gekippt
wird. Je nach dem, ob der Spiegel während der Projektion des Bildes
länger
in der ersten oder zweiten Stellung war, wurde der entsprechende
Bildpunkt heller oder dunkler dargestellt. Anstatt der Kippspiegelmatrizen 24 bis 26 können auch
reflektive LCD-Module eingesetzt werden. In diesem Fall beruht die
Dunkelschaltung einzelner Bildpunkte nicht auf einer Richtungsänderung
von einzelnen Lichtstrahlen, sondern auf der Absorption oder Auslenkung
an polarisationsabhängigen
Bauelementen wie Polarisationsfilter oder Polarisations-Strahlteiler.
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In 10 wird eine Nachschlagetabelle
LUT gemäß einer
weiteren Ausführungsform
gezeigt. Bei dieser Nachschlagetabelle sind zur Anpassung der Bildprojektion
an das Breitwandfilmformat der obere und untere Bildrand dadurch
dunkel geschaltet, daß die
entsprechenden Stellen in der Nachschlagetabelle LUT den Wert 0
aufweisen.
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Durch
das Vorsehen der Nachschlagetabelle LUT wird somit eine Software-Blende
verwirklicht, die leicht und einfach an die gewünschten Anforderungen angepaßt werden
kann.
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Die
Projektionsoptik 3 ist bevorzugt festbrennweitig und ist
daher kostengünstig
herzustellen. Die durch diese Optik bedingten Verzeichnungen führen zu
einer Überstrahlung
der Projektionsfläche 8,
die kann dann durch eine geeignet bestimmte Nachschlagetabelle LUT
(wie beispielsweise in 3 gezeigt)
unkenntlich gemacht wird.
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Weiterhin
sind die Brennweite der Projektionsoptik 3 und der Abstand
d zwischen der Projektionsfläche 8 und
der Projektionsoptik 3 bevorzugt so gewählt, daß der Brennpunkt der Projektionsoptik 3 nicht
in der Projektionsfläche 8 liegt,
sondern etwas davor oder dahinter. Dadurch wird zwar das projizierte
Bild leicht defokussiert, insgesamt wird aber der Bildeindruck verbessert,
da die Bildpunktstruktur des projizierten Bildes etwas verwaschen
ist.