DE102005062240A1

DE102005062240A1 - Kamera-Projektor-Kombination

Info

Publication number: DE102005062240A1
Application number: DE102005062240A
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Strehle; Stefan Dr. Richter
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kamera-Projektor-Kombination, welche eine Betriebsart Bildaufnahme und eine Betriebsart Projektion hat, wobei in einem Gehäuse (1) eine Bildaufnahmeeinheit mit einem Bildsensor (6) sowie ein Strahlengang zur Bildaufnahme und eine Projektionseinheit mit einer Mikroanzeige (3) sowie ein Strahlengang zur Projektion angeordnet sind, weiterhin die Bildaufnahmeeinheit und die Projektionseinheit ein einziges Objektiv (2) verwenden. DOLLAR A Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroanzeige (3) immer in einem ungefalteten Strahlengang der Kamera-Projektor-Kombination liegt. Des weiteren ist durch die Verwendung von Primäroptiken eine Anpassung an unterschiedliche Mikrodisplays sowie Bildsensoren vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera-Projektor-Kombination, welche eine Betriebsart Bildaufnahme und eine Betriebsart Projektion hat, wobei in einem Gehäuse eine Bildaufnahmeeinheit mit einem Bildsensor sowie ein Strahlengang zur Bildaufnahme und eine Projektionseinheit mit einer Mikroanzeige sowie ein Strahlengang zur Projektion angeordnet sind, weiterhin die Bildaufnahmeeinheit und die Projektionseinheit ein einziges Objektiv verwenden.

Die DE 102 17 299 A1 beschreibt eine Kombination einer Bildaufnahmekamera und eines Projektionsgerätes, die in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind. Der Strahlengang für den Bildsensor der Bildaufnahmekamera und der Strahlengang für die Mikroanzeige des Projektionsgerätes nutzen ein gleiches Objektiv. Der Strahlengang des Bildsensors verläuft direkt zum Objektiv und der Strahlengang der Mikroanzeige nutzt einen Umlenkspiegel, der in den Strahlengang des Bildsensors einklappbar ist und diesen unterbricht. Diese Lösung hat den Nachteil, daß der Umlenkspiegel im Strahlengang der Mikroanzeige eine Strahlablenkung vornimmt und deren Projektion im Allgemeinen sehr sensibel gegenüber Lichtverlustmechanismen ist.

Die Erfindung soll das Problem lösen, die Effizienz einer Kamera-Projektor-Kombination zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Unteransprüche 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Hauptanspruches.

Gemäß der Erfindung liegt die Mikroanzeige immer im ungefalteten Strahlengang der Kamera-Projektor-Kombination.

Mit Hilfe der Erfindung gelingt es, die Lichtstärke der Projektion zu optimieren indem auf optische Bauelemente, die einen Lichtverlust erzeugen, so weit wie irgend möglich verzichtet wird.

In einer Variante der Erfindung lenkt ein einschwenkbarer Umlenkspiegel den Strahlengang auf den Bildsensor.

Um vollständig auf bewegliche Teile zu verzichten, ist es möglich, anstelle des Klappspiegels einen feststehenden, elektrisch schaltbaren Spiegel einzusetzen. Ein solcher Spiegel basiert auf dem Umschalten der Transmissions- bzw. Reflexionseigenschaften von Metall-Hydriden mit Hilfe von elektrischen Strömen bzw. Feldern. Auf diese Weise erfolgt die Projektion im transmittierenden Modus, die Bildaufnahme erfolgt im reflektierenden Modus des Spiegels.

In einer zweiten Variante der Erfindung wird der Bildsensor in den Strahlengang der Mikroanzeige eingeschwenkt.

In einer dritten Variante der Erfindung der Bildsensor an die Stelle der Mikroanzeige verschoben.

In jedem Fall können sowohl vor der Mikroanzeige als auch vor dem Bildsensor Anpassungsoptiken vorgesehen sein.

Das gemeinsame Objektiv soll eine Bildschärferegulierung im Kameramodus bis unendlich, eine Veränderung des Bildausschnittes und damit des Öffnungswinkels – Zoom sowie eine Belichtungssteuerung über eine Blende gewährleisten.

Durch die separaten Anpassungsoptiken wird die Verwendung unterschiedlicher Mikroanzeigen und Bildsensoren hinsichtlich Größe und Auflösung ermöglicht. Auf diese Weise werden sowohl für Bildaufnahme als auch Bildprojektion Auflösung von mehreren Megapixeln erreicht.

Die zur Projektion verwendete Lichtquelle soll einen ausreichend hohen Lichtstrom aufweisen sowie einen möglichst großen Farbraum abdecken. Einsetzbar sind UHP-Lampen, lichtemittierende Dioden (LEDs) oder auch Laserdioden (LDs). Im Falle der LEDs (bzw. der LDs) kann eine Farbsteuerung direkt über die LEDs (bzw. die LDs) erfolgen.

Die Einstellung des gewünschten Bildausschnittes zur Bildaufnahme kann mittels einer zusätzlichen Flüssigkristallanzeige (LCD) am Gerät bzw. in einem Sucher kontrolliert werden. Dabei wird das vom Sensor aufgenommene Bild in Echtzeit ausgelesen und auf der Flüssigkristallanzeige dargestellt.

Weiterhin ist es zweckmäßig, eine Speichereinheit sowie eine Schnittstelle zum Transfer von Bildinformationen sowie eine bei digitalen Fotokameras übliche Softwaresteuerung in dem Gerät zu integrieren.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

1: Schematischer Aufbau eines Gerätes zur Aufnahme und Projektion eines digitalen Bildes mittels eines einklappbaren Spiegels

2: Schematischer Aufbau eines Gerätes zur Aufnahme und Projektion eines digitalen Bildes mittels eines einklappbaren Bildsensors
3: Schematischer Aufbau eines Gerätes zur Aufnahme und Projektion eines digitalen Bildes mittels einer Verschiebung des Bildsensor und der Mikroanzeige
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gerätes zur Aufnahme und Projektion eines digitalen Bildes mittels eines einklappbaren, schaltbaren Spiegels 7. Die Funktionen Projektion und Bildaufnahme sind in einem Gehäuse 1 untergebracht. Das von einer Lichtquelle 4 ausgesandte Licht wird auf eine Mikroanzeige 3 konzentriert. Die Mikroanzeige 3 ist ein reflektiver räumlicher Lichtintensitätsmodulator wie zum Beispiel digital micromirror device (DMD) oder liquid crystal on silicon (LCOS). Die Bildinformation wird durch räumliche und zeitliche Variation der Lichtintensität der einzelnen Bildpunkte (Pixel) realisiert. Das so erzeugte Bild wird über eine erste Anpassungsoptik 5 und ein Objektiv 2 auf einem Schirm abgebildet.
Um eine Bildaufnahme zu ermöglichen, ist das Gerät mit einem Bildsensor 6, wie zum Beispiel charge coupled device (CCD) oder complementary metal oxide semiconductor (CMOS), ausgestattet. Das Licht des aufzunehmenden Bildes wird über das Objektiv über einen geeigneten Strahlengang auf dem Bildsensor 6 abgebildet. Zu diesem Zweck lassen sich die Strahlengänge für die Projektion und Aufnahme trennen, indem zwischen dem Objektiv 2 und der Mikroanzeige 3 der schaltbare Spiegel 7 eingefügt wird. Je nach Arbeitsmodus läßt sich dieser in den Strahlengang hinein (Position A ist die Stellung in der Betriebsart Bildaufnahme) und hinaus (Position B ist die Stellung in der Betriebsart Projektion) bewegen. Diese Stellbewegung erfolgt über einen Klappmechanismus. Dies hat den Vorteil, daß die Anzahl der beim Umschalten bewegten Teile auf den schaltbaren Spiegel 7 reduziert ist.
Wie in 1 dargestellt erfolgt die Bildaufnahme über das Objektiv 2, den schaltbaren Spiegel 7, eine zweite Anpassungsoptik 8 und den Bildsensor 6, welcher ortsaufgelöst die Bildinformationen detektiert. Zur Bildprojektion wird der schaltbare Spiegel 7 aus dem Strahlengang wieder heraus bewegt, so daß die Bildprojektion wie oben beschrieben erfolgt.
2 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, bei welcher der Bildsensor 6 zusammen mit der zweiten Anpassungsoptik 8 selbst in den Strahlengang der Projektion 9 hineingeschwenkt wird.
Somit ist eine Positionierung des Bildsensors 6 in der Fokusebene des Objektivs 2 leicht erreicht.
3 zeigt eine weiter Möglichkeit den Arbeitsmodus zu wechseln, indem eine Bewegung von Bildsensor 6 und Mikroanzeige 3 einschließlich der zugehörigen Anpassungsoptiken 5 und 8 in den Strahlengang hinein bzw. aus dem Strahlengang hinaus erfolgt. Eine solche Bewegung X läßt sich durch einen Translations-, Dreh- oder einen Klappmechanismus realisieren.

1: Gehäuse
2: Objektiv
3: Mikroanzeige
4: Lichtquelle
5: erste Anpassungsoptik
6: Bildsensor
7: schaltbarer Spiegel
8: zweite Anpassungsoptik
9: Strahlengang der Projektion
10: Strahlengang der Bildaufnahme
A: Stellung in der Betriebsart Bildaufnahme
B: Stellung in der Betriebsart Projektion
X: Bewegung

Claims

Kamera-Projektor-Kombination, welche eine Betriebsart Bildaufnahme und eine Betriebsart Projektion hat, wobei in einem Gehäuse (1) eine Bildaufnahmeeinheit mit einem Bildsensor (6) sowie ein Strahlengang zur Bildaufnahme und eine Projektionseinheit mit einer Mikroanzeige (3) sowie ein Strahlengang zur Projektion angeordnet sind, weiterhin die Bildaufnahmeeinheit und die Projektionseinheit ein einziges Objektiv (2) verwenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroanzeige (3) immer in einem ungefalteten Strahlengang der Kamera-Projektor-Kombination liegt.
Kamera-Projektor-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichtausbreitungsrichtung gesehen vor der Mikroanzeige (3) eine erste Anpassungsoptik (5) angeordnet ist.
Kamera-Projektor-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Lichtausbreitungsrichtung gesehen vor dem Bildsensor (6) eine zweite Anpassungsoptik (8) angeordnet ist.
Kamera-Projektor-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsart Bildaufnahme im Strahlengang der Projektion (9) ein schaltbarer Umlenkspiegel (7) angeordnet ist, welcher den das Objektiv (2) durchdringenden Strahlengang auf den Bildsensor (6) lenkt.
Kamera-Projektor-Kombination nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsart Bildaufnahme der Bildsensor (6) in den Strahlengang zur Projektion eingeschwenkt ist und im eingeschwenkten Zustand vom Objektiv (2) ausgehende Strahlung empfängt.
Kamera-Projektor-Kombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsart Bildaufnahme der Bildsensor (6) an die Stelle der Mikroanzeige (3) verschiebbar, drehbar oder schwenkbar ist.