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Diese
Erfindung betrifft einen Videoprojektor für einen Kuppel-Projektionsschirm,
der zum Beispiel in einem Planetarium oder irgendeiner anderen Einrichtung
verwendet wird, in der ein Bild auf einen sphärischen Projektionsschirm projiziert
wird.
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Einige
bekannte Videoprojektoren projizieren ein Bild von einer Bildanzeigevorrichtung
wie einer Flüssigkristalltafel
oder einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung (DMD) durch ein optisches
System auf einen Projektionsschirm. Diese Videoprojektoren, die
die Stelle herkömmlicher
Projektoren einnehmen, werden für
einen Kuppel-Projektionsschirm verwendet, der zum Beispiel in einem
Planetarium oder irgendeiner anderen Einrichtung vorgesehen ist,
in der ein Bild auf einen sphärischen
Projektionsschirm projiziert wird.
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Verglichen
mit der Projektion auf gewöhnliche
Projektionsschirme ist zur Projektion auf einen Kuppel-Projektionsschirm
ein weiter Sichtwinkel erforderlich. Daher sind herkömmlich die
folgenden beiden Projektionsverfahren eingesetzt worden.
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Eines
von ihnen ist ein Verfahren zum Kombinieren mehrerer geteilter Bilder
zu einem einzigen Bild, das auf den gesamten Bereich der Kuppelfläche projiziert
wird. In diesem Fall werden die verschiedenen Bilder jeweils von
mehreren Videoprojektoren auf die entsprechenden Abschnitte der
Kuppelfläche projiziert.
Die auf die jeweiligen Abschnitte projizierten Bilder werden kombiniert,
um ein zusammenhängendes
einzelnes Bild auf der gesamten Kuppelfläche zu bilden.
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Das
andere Verfahren ist es, einen einzelnen Videoprojektor mit einem
Fischaugenobjektiv zu verwenden, um ein einzelnes Bild auf die gesamte
Kuppelfläche
zu projizieren. Diese Verfahren werden zum Beispiel in der japanischen
ungeprüften
Patentveröffentlichung
9-149351, japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung
2001-309275 offenbart.
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6 ist ein Diagramm eines
Beispiels der Struktur des ersten der obenerwähnten Verfahren im Stand der
Technik, in dem das Projektionsbild durch die beiden Projektoren
geteilt wird. 6 zeigt
die Videoprojektoren P1 und P2, und der Videoprojektor P1 befindet
sich in einer Position, um ein Projektionsbild A1 auf die rechte
Hälfte
der Kuppelfläche
zu projizieren, die gegenüber
dem Videoprojektor P1 angeordnet ist. Ebenso befindet sich der Videoprojektor P2
in einer Position, um ein Projektionsbild A2 auf die linke Hälfte der
Kuppelfläche
zu projizieren, die gegenüber
dem Videoprojektor P2 angeordnet ist. Das Projektionsbild A1 und
das Projektionsbild A2 werden kombiniert, um ein projizierte Bild
zu erzeugen, das sich zusammenhängend über die
Kuppelfläche erstreckt.
Um die geteilten Bilder nahtlos anzupassen, die unabhängig projiziert
werden, ist ein Kantenmischbereich B zur Projektion der überlappenden Teile
der geteilten Bilder vorgesehen, der an der Bildtrennlinie C zentriert
ist.
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In
diesem Fall tritt eine Verzeichnung auf, wenn die Bilder auf die
Kuppelfläche
projiziert werden, und macht es unmöglich, die einzelnen Bilder miteinander
zu kombinieren, um ein einziges Bild zu erzeugen. Daher werden zum
Beispiel die aus den jeweiligen Videoprojektoren zu projizierenden
Bilder als Korrekturmaßnahme
für den
Zweck verformt, das Bild mit weniger Verzeichnung zu projizieren,
oder es wird die Verarbeitung der Verwischung des Kantenmischbereichs
durchgeführt,
um eine nahtlose Verbindung herzustellen. Jedoch sind die Video projektoren
in der Einrichtung getrennt angebracht und befinden sich nicht immer
an einem idealen Ort. Ferner ist es vom Standpunkt der präzisen Einstellung
der Projektionspositionen zwischen den Projektoren und der Genauigkeit
der Kuppelfläche
selbst äußerst schwierig,
die Verzeichnungskorrektur und/oder die Verarbeitung der Verwischung
des Kantenmischbereichs vor Ort durchzuführen. Notwendigerweise müssen die
Fehler, die in die Projektoren einführt werden, gemittelt werden,
wodurch das Problem einer Verschlechterung der Qualität des projizierten
Bildes verursacht wird.
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Andererseits
verwendet das zweite der beiden obenerwähnten Verfahren im Stand der
Technik ein einäugiges
Projektionsobjektiv zur Projektion auf den gesamten Bereich der
Kuppelfläche.
Folglich wird mindestens das obige Problem beseitigt. Jedoch wird
das Bild aus der einzelnen Bildanzeigevorrichtung mit einem sehr
weiten Sichtwinkel projiziert. Wenn die Bildanzeigevorrichtung eine übliche Auflösung aufweist,
wird die Auflösung
des projizierten Bildes vermindert. Diese Verminderung kann möglicherweise
die Konzentration des Betrachters auf das projizierte Bild beeinträchtigen,
das idealerweise durch das projizierte Bild mit einem sehr weiten
Sichtwinkel geboten werden sollte. Aus diesem Grund ist eine Bildanzeigevorrichtung
mit einer hohen Auflösung
erforderlich, und der notwendige Videoprojektor ist wiederum kostspielig.
Ferner wird in diesem Grund aufgrund der Projektion auf den gesamten
Bereich der Kuppelfläche
ein kreisförmiger
Bereich eines Bildes G1 verwendet, das auf einer rechteckigen Bildanzeigevorrichtung
G angezeigt wird, wie in 4 gezeigt.
Was übrig
bleibt, ist ein ungenutzter Bereich G2, der einen großen Bereich
auf der Bildanzeigevorrichtung einnimmt, was zu einer Unwirtschaftlichkeit
führt.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Videoprojektor
für einen
Kuppel-Projektionsschirm bereitzustellen, der erfolgreich eine Lösung für die Problems
zustande bringt, die mit dem Stand der Technik verbunden sind, der
oben beschrieben wird. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der
Ansprüche
gelöst.
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In
einem Merkmal der vorliegenden Erfindung weist der Videoprojektor
für einen
Kuppel-Projektionsschirm mehrere Bildanzeigevorrichtungen, ein einäugiges Projektionsobjektiv,
das gemeinschaftlich durch die mehreren Bildanzeigevorrichtungen
verwendet wird und zur Projektion von Lichtstrahlen aus den Bildanzeigevorrichtungen
auf den Kuppel-Projektionsschirm vorgesehen ist, und eine Einrichtung
zur Kombination der Lichtstrahlen aus den Bildanzeigevorrichtungen
und zum Senden der Kombination zum Projektionsobjektiv auf. Ein
Projektionsbereich eines Bildes, das auf jeder der Bildanzeigevorrichtungen
angezeigt wird, entspricht jedem Abschnitt des Kuppel-Projektionsschirms,
und die auf die jeweiligen Abschnitte zu projizierenden Projektionsbereiche
werden kombiniert, um im Videoprojektor ein Projektionsbild zu erzeugen,
das sich über den
gesamten Kuppel-Projektionsschirm fortsetzt.
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Erfindungsgemäß fällt der
Projektionsbereich des Bildes, das an jeder der Bildanzeigevorrichtungen
angezeigt wird, genau in einen Abschnitt der Kuppelfläche, so
daß der
Sichtwinkel nicht verbreitert wird und daher die Auflösung des
auf die Kuppelfläche
projizierten Bildes nicht reduziert wird. Folglich ist es selbst
dann möglich,
wenn eine Bildanzeigevorrichtung mit einer üblichen Auflösung verwendet wird,
ein Bild mit einem zufriedenstellenden Auflösungsgrad zu projizieren.
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Obwohl
ein zusammenhängendes
Bild, das auf den gesamten Bereich der Kuppelfläche projiziert wird, durch
Kombination der zu projizierenden Bilder auf den entsprechenden
Abschnit ten der Kuppelfläche
erhalten wird, werden ferner die Verzeichnungskorrektur und/oder
die Verarbeitung für
den Kantenmischbereich zwischen den Bildern aus den Bildanzeigevorrichtungen
nicht vor Ort durchgeführt,
sondern innerhalb des Videoprojektors vollendet. Dies macht es möglich, die
Durchführung
von Einstellungen mit einer beträchtlich
hohen Genauigkeit zu erleichtern.
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Diese
und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich
werden.
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1 ist
ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Videoprojektors.
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2 ist
eine Draufsicht einer Bildanzeigevorrichtung in der Ausführungsform.
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3 ist
ein Diagramm, das ein kombiniertes und gebildetes Bild darstellt.
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4 ist
eine Draufsicht einer Bildanzeigevorrichtung im Stand der Technik.
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5 ist
eine Teilschnitt-Vorderansicht einer anderen Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Videoprojektors.
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6 ist
ein schematisches Blockdiagramm, das ein Verfahren zur Videoprojektion
im Stand der Technik darstellt.
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Die 1 bis 3 sind
Diagramme, die ein Beispiel der Struktur eines Videoprojektors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. In diesem Beispiel
werden zwei geteilte Projektionsbilder kombiniert, um ein zusammenhängendes
Projektionsbild auf dem gesamten Bereich der Kuppelfläche zu erzeugen.
Selbstverständlich
ist die Anzahl der geteilten Bilder nicht auf zwei begrenzt. Ein
Videoprojektor 1 in 1 weist ein
einäugiges
Projektionsobjektiv 7 zur Projektion eines Lichtstrahls
aus einer Bildanzeigevorrichtung auf die Kuppelfläche D, zwei
Bildanzeigevorrichtungen 11 und 21, die das Projektionsobjektiv 7 gemeinschaftlich
verwenden, und eine Einrichtung zur Kombination von Lichtstrahlen
aus den jeweiligen Bildanzeigevorrichtungen 11 und 21 und
zum Senden der Kombination zum Projektionsobjektiv 7 auf.
Die in der Ausführungsform
verwendete Bildanzeigevorrichtung besteht aus einem Durchlaßtyp, jedoch
ist es selbstverständlich,
daß eine
Reflexionsbildanzeigevorrichtung verwendet werden kann.
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In
der Ausführungsform
wird ein Syntheseprisma 5 als die Einrichtung zur Kombination
der Lichtstrahlen aus den jeweiligen Bildanzeigevorrichtungen 11 und 21 und
zum Senden der Kombination zum Projektionsobjektiv 7 verwendet.
Die Bildanzeigevorrichtungen 11 und 21 sind auf
den rechten und linken Seiten eines Syntheseprismas 5 angeordnet und
werden durch Lichtquellen 12 bzw. 22 bestrahlt. Die
Lichtstrahlen gehen durch Relaislinsen 13 und 23 und
werden durch das Syntheseprisma 5 kombiniert. Der kombinierte
Lichtstrahl geht durch eine Reduzierlinse 6 und tritt in
das Projektionsobjektiv 7 ein, das aus einem Fischaugenobjektiv
besteht. Dadurch wird ein Projektionsbild A1 aus der Bildanzeigevorrichtung 11 auf
die rechte Hälfte
der Kuppelfläche projiziert.
Ebenso wird ein Projektionsbild A2 aus der Bildanzeigevorrichtung 21 auf
die linke Hälfte
der Kuppelfläche
projiziert. Die vorherige Kombination des Projektionsbildes A1 und
des Projektionsbildes A2 liefert ein projiziertes Bild, das sich über die
gesamte Kuppelfläche
hinweg fortsetzt. An dieser Stelle ist ein Kantenmischbereich B
zur Projektion der überlappenden
Teile der beiden geteilten Bilder vorgesehen, die an der Bildteilungslinie
C zentriert sind, um die geteilten Projektionsbilder nahtlos anzupassen. Die
Bezugsziffer 8 in 1 bezeichnet
eine Ebene, in der das kombinierte Bild aus den Bildanzeigevorrichtungen 11 und 21 innerhalb
des obenerwähnten optischen
Systems gebildet wird.
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3 zeigt
ein Diagramm des so gebildeten kombinierten Bildes.
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2 ist
ein Diagramm des Bildes, das durch die Bildanzeigevorrichtung 11 angezeigt
wird, in der das Bezugszeichen F1 das angezeigte Bild bezeichnet, 11C die
Linie bezeichnet, die das Bild vom anderen Bild trennt, das durch
die Bildanzeigevorrichtung 21 angezeigt wird, und 11B den
Kantenmischbereich bezeichnet. Wie aus 2 deutlich wird,
bildet in der vorliegenden Erfindung der ungenutzte Bereich F2 einen
verminderten Anteil des Anzeigebereichs der Bildanzeigevorrichtung 11.
Ferner kann verglichen mit dem Stand der Technik, der einen einzelnen
Videoprojektor mit einem Fischaugenobjektiv verwendet, um das Bild,
das durch eine einzige Bildanzeigevorrichtung angezeigt wird, auf
den gesamten Bereich der Kuppelfläche zu projizieren (siehe 4),
eine Verbesserung der Nutzungsrate der Bildanzeigevorrichtung erkannt
werden. Man beachte, daß die
Ausführungsform
zwei Bildanzeigevorrichtungen mit 1024 × 768 Pixeln verwendet, um ein
Bild von 1024 × 768
Pixeln zu projizieren.
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Als
nächstes
veranschaulicht 5 eine weitere konkrete Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Videoprojektors.
Diese Ausführungsform
gibt ein Beispiel einer Anpassung bereits vorhandener Videoprojektoren,
um den erfindungsgemäßen Videoprojektor
herzustellen, um die beiden geteilten Projektionsbilder miteinander
zu kombinieren und sie als ein zusammenhängendes Projektionsbild auf
den gesamten Bereich der Kuppelfläche zu projizieren. 5 zeigt
ein Gehäuse 31 des
Videoprojektors 30 der vorliegenden Erfindung. Es sind
Videoprojektionseinheiten 41 und 51 im Gehäuse 31 in
Positionen angeordnet, wobei ihre Bildprojektionsenden aufeinander
gerichtet sind. Es ist ein Projektorobjektivtubus 34 in
das Gehäuse 31 in
die vertikale Richtung des Gehäuses
eingesetzt. Die hier verwendeten Videoprojektionseinheiten 41 und 51 bestehen
aus irgendeinem bereits vorhandenen Videoprojektor, wie einem Flüssigkristallprojektor
oder einem Digital Light Processing Projektor („Digital Light Processing" ist ein Warenzeichen
der Texas Instruments Incorporated), der ein optisches System aufweist,
das eine Lichtquelle und eine Bildanzeigevorrichtung enthält. Die
Lichtstrahlen aus den Videoprojektionseinheiten 41 und 51 gehen
durch die Relaislinsen 43 und 53 und werden durch
das Syntheseprisma 35 kombiniert. Der kombinierte Lichtstrahl
geht durch eine Reduzierlinse 36 in ein Projektionslinsensystem 37,
das aus einem Fischaugenobjektiv besteht, und wird dann projiziert.
Die Bezugsziffer 38 in 5 bezeichnet
eine Ebene, in der das kombinierte Bild aus den Bildanzeigevorrichtungen
der jeweiligen Videoprojektionseinheiten 41 und 51 im
optischen System gebildet wird.
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Im
obigen Videoprojektor 30 weisen die Videoprojektionseinheiten 41 und 51 Einstellkomponenten 44 bzw. 54 für die optische
Achse auf. Der Projektorobjektivtubus 34, der das Syntheseprisma 35,
die Reduzierlinse 36 und das Projektionslinsensystem 37 beherbergt,
wird auf einer Befestigungsgrundplatte gehalten, die zur Einstellung
der Höhe und
Neigung bezüglich
des Gehäuses 31 mit
Einstellschrauben 39 angebracht ist. Folglich machen es
diese Einstellungen durch die Einstellkomponenten 44 und 54 für die optische
Achse und die Einstellschrauben 39 möglich, das Vornehmen der Einstellung
an der Stelle der Kombination der zu projizierenden Bilder zu erleichtern.