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Stand der Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Projizieren von
Bildern bzw. Bilddaten durch einen Projektor auf eine Projektionsfläche,
wobei die Entfernung zwischen dem Projektor und mindestens einem
Punkt der Projektionsfläche und/oder die Ausrichtung bzw.
Lage der Projektionsmittelachse des Projektors relativ zur Projektionsfläche
ermittelt wird und die so ermittelten Informationen zur Entfernung und/oder
Lage einer Steuerungs- und/oder Regelungseinheit zugeführt
werden. Bei der Projektion werden die Bilddaten durch Licht auf
eine geeignete Projektionsfläche, etwa eine Leinwand, eine
Gebäudewand ein Bildschirm oder ein Display projiziert,
wie es beispielsweise von Diaprojektoren, Overhead-Projektoren oder
Video-Beamern bekannt ist. Die Erfindung betrifft ferner eine diesem
Verfahren entsprechende Vorrichtung.
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Verfahren
dieser Art, bei denen neben der Projektion der Bilder auch die Entfernung
und/oder die relative Ausrichtung zwischen dem Projektor und der
Projektionsfläche ermittelt wird, werden beispielsweise
zur automatisierten Entzerrung und/oder zur automatischen Fokussierung
eines zu projizierenden Bildes auf der Projektionsfläche
angewandt. Eine automatische Bildentzerrung ist immer dann wünschenswert,
wenn die Projektionsmittelachse des Projektors und die Projektionsfläche
nicht senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Die dann für
den Betrachter sichtbaren Verzerrungen des projizierten Bildes werden üblicherweise
mittels einer Keystone- oder Trapez-Korrektur entzerrt, bei denen
der auftretenden Verzerrung eine künstlich erzeugte Gegen-Verzerrung
des zu projizierenden Bildes entgegenwirkt.
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Während
die Keystone- oder Trapez-Korrektur oftmals mit Neigungssensoren
zur Erfassung eines Neigungswinkels des Projektors gegenüber
einer horizontalen Ebene arbeiten, ist aus der
DE 42 04 821 A1 ein Verfahren
zur Entzerrung von Bildern über eine Entfernungsmessung
zwischen Projektor und Projektionsfläche bekannt. Hier
werden Bilddaten von einem Zug auf eine Tunnelwand projiziert, wobei zwei
an vertikal unterschiedlichen Stellen des Zuges befindliche Abstandsmesser
den jeweiligen Abstand zu der Tunnelwand messen. Aus den beiden
Abstände wird der Neigungswinkel der Tunnelwand zur Projektionsmittelachse
des am Zug angebrachten Projektors berechnet, und anhand des so
berechneten Neigungswinkels wird dann das zu projizierende Bild automatisch
entzerrt. Dabei muss allerdings die Krümmung des Tunnels
im Bereich der Projektion bekannt und über den Fahrtverlauf
konstant sein, damit die Entzerrung zu brauchbaren Ergebnissen führen
kann. In allen Fällen einer Bildentzerrung wird aber nicht
der Inhalt des Bildes, sondern stets nur die geometrische Form des
Bildes beeinflusst.
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Eine
Fokussierung des zu projizierenden Bildes ist immer dann erforderlich,
wenn der Abstand zwischen Projektor und Projektionsfläche
geändert wurde. Verfahren zur automatischen Fokussierung eines
zu projizierten Bildes werden deshalb insbesondere bei portablen
Projektoren eingesetzt, die regelmäßig an verschiedenen
Orten eingesetzt, also in immer neuen Entfernungen zu einer Projektionsfläche
aufgestellt werden. Die Verfahren zur automatischen Fokussierung
werden in mehreren Schritten durchgeführt. In einem ersten
Schritt wird die Entfernung zwischen Projektor und Projektionsfläche
gemessen, beispielsweise durch einen am Projektor befindlichen Sensor.
Anhand der gemessenen Entfernung wird in einem zweiten Schritt die
optimale Brennweite des auf die Projektionsfläche projizierten Bildes
berechnet und daraufhin die Brennweite automatisch entsprechend
eingestellt. Hierbei wird also die Optik des Projektors angepasst,
nicht aber die Bilddaten bzw. der Inhalt des Bildes beeinflusst.
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Derartige
automatische Fokussierungsverfahren sind ausgereift und ermöglichen
eine schnelle und sichere Scharfstellung der projizierten Bilder. Über
die Brennweite hinausgehende Einstellungen sind jedoch mit diesem
Verfahren nicht möglich.
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Da
die Projektoren ständig kleiner und damit portabler werden,
erschließen sich jedoch immer neue Einsatzbereiche, bei
denen eine Fokussierung oder eine Bildentzerrung alleine nicht ausreicht,
um die zu projizierenden Bildinformationen optimal darzustellen.
Es kann somit wünschenswert sein, über die Fokussierung
und Entzerrung hinausgehende Veränderungen an Bildparametern
bzw. an den projizierten Bilddaten vornehmen zu können.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der
eingangs genannten Art bereitzustellen, das es auf einfache Weise
ermöglicht, die Projektion zu optimieren und insbesondere die
Erkennbarkeit der projizierten Bilddaten zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
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Die
der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin,
dass zumindest ein Bildelement, vorzugsweise aber mehrere Bildelemente der
auf die Projektionsfläche zu projizierenden Bilddaten von
der Steuerungseinheit automatisch an die Informationen zur Entfernung
zwischen dem Projektor und der Projektionsfläche und/oder
an die Informationen zur Lage des Projektors relativ zur Projektionsfläche
angepasst wird bzw. werden.
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Wesentlicher
Grundgedanke der Erfindung ist es dabei, eine Messung der Entfernung
bzw. eine Ermittlung der relativen Ausrichtung zwischen dem Projektor
und der Projektionsfläche nicht nur zu nutzen, um lediglich
das projizierte Bild in seiner Form zu entzerren oder um durch Einstellung
der Brennweite das Bild zu fokussieren, sondern die gemessene Entfernung
auch zu nutzen, um die zu projizierenden Bilddaten oder einzelne
Bildelemente der projizierten Bilddaten selbst zu beeinflussen.
Die projizierten Bilddaten hängen dabei also von der gemessenen
Entfernung zwischen dem Projektor und der Projektionsfläche
bzw. von der erfassten Ausrichtung des Projektors relativ zur Projektionsfläche
ab.
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Ein
wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass die projizierten Bilddaten in Abhängigkeit
von dem jeweiligen Abstand und/oder Winkel des Projektors zur Projektionsfläche
angepasst und dadurch bezüglich verschiedener Parameter
optimiert werden können. Unter Anpassen im Sinne dieser
Anmeldung ist vor allem eine Veränderung oder Optimierung
einzelner Bildelemente eines zu projizierenden Bildes hinsichtlich
des Informationsinhalts und/oder der Lesbarkeit, aber insbesondere
auch eine Optimierung des Verfahrens bzw. des Projektors hinsichtlich
des Energieverbrauchs zu verstehen. Dabei kann Bildelement im Sinne
dieser Anmeldung sowohl einen einzelnen Bildpunkt als auch einen
sich über mehrere Bildpunkte erstreckenden abgrenzbaren
Informationsinhalt des projizierten Bildes bedeuten.
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Die
Abstandsmessung bzw. die Ermittlung der relativen Ausrichtung zwischen
dem Projektor und der Projektionsfläche kann entweder nur
einmal vor Beginn der Projektion oder aber während der
Projektion in gewissen Abständen wiederholt oder auch kontinuierlich
erfolgen, wodurch eine gewünschte Anpassung der Bildelemente
auch bei sich während der Projektion ändernden
Entfernungen oder Richtungsänderungen zwischen Projektor
und Projektionsfläche vorgenommen werden kann.
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Die
Ermittlung des Abstands und/oder der relativen Ausrichtung zwischen
dem Projektor und der Projektionsfläche kann auf an sich
bekannte Art und Weise mittels separater Entfernungssensoren und/oder
Winkelsensoren erfolgen. Von Vorteil ist es jedoch, für
diese Messungen auf eine vorhandene Sensorik zurückzugreifen,
wie sie in vielen Projektoren für die automatische Fokussierung
oder für die Bildverarbeitung zur Korrektur von Verzerrungen
eingebaut ist. Der vorliegende Messwert muss dann nur noch in der
Steuerungs- und/oder Regelungseinheit des Projektionssystems durch
einfache Algorithmen entsprechend weiter ausgewertet werden. Die
Steuerungs- und/oder Regelungseinheit ist vorteilhafterweise ebenfalls
in dem Projektor angeordnet, so dass die zur Durchführung
des Verfahrens notwendigen Einrichtungen im Projektor vorhanden
sind. Ebenso ist es jedoch möglich, dass die auf die Projektionsfläche
zu projizierenden Bilddaten mittels eines den Projektor ansteuernden
externen Systems an die ermittelte Entfernung bzw. an die relative
Ausrichtung angepasst werden.
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Ferner
ist es auch möglich, dass eine Abstandsinformation in einem
Speicher abgelegt und bei der Projektion der Bilddaten die Entfernung
zwischen dem Projektor und mindestens einem Punkt der Projektionsfläche
und/oder die Lage der Projektionsmittelachse des Projektors relativ
zur Projektionsfläche durch ein Auslesen dieser Information
aus einem Speicher ermittelt werden. Die Information kann beispielsweise
während eines Kalibriervorgangs in dem Speicher abgelegt
worden sein. Bei einer beweglichen Projektionsvorrichtung ist es
auch möglich, dass für einen Ort des Projektors
eine Information über die Lage des Projektors in Bezug
auf die Projektionsfläche zur Verfügung steht.
Wird ein Betrieb des Projektors an einem solchen Ort festgestellt,
so wird aus einer Tabelle eine entsprechende Entfernungs- bzw. Lageinformation
des Projektors in Bezug auf die Projektionsfläche für
diesen Ort zugeordnet. Durch die Ermittlung unter Rückgriff
auf eine Speichereinheit kann ein Messvorgang zur Bestimmung der
Entfernung eingespart werden, sofern eine entsprechende Information über
die Entfernung bzw. die Lage des Projektors gegenüber der
Projektionsfläche bereits vorliegt. Hierdurch kann auch
verhindert werden, dass durch Objekte in einem Strahlengang während
einer Messung ein Messergebnis möglicherweise verfälscht
wird. Insbesondere bei Projektoren, die gegenüber der Projektionsfläche
zumindest eine ungefähr gleichbleibende Lage oder Entfernung
aufweisen, kann dadurch das erfindungsgemäße Projektionsverfahren
vereinfacht werden.
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Ferner
ist es auch vorteilhaft, eine Information über die Entfernung
zwischen dem Projektor und mindestens einem Punkt der Projektionsfläche und/oder
die Lage der Projektionsmittelachse des Projektors relativ zur Projektionsfläche
dem Projektor über eine Schnittstelle zuzuführen.
Sofern für eine bestimmte Projektionsposition bereits eine
Information über die Entfernung bzw. die Lage des Projektors zu
der Projektionsfläche vorliegt, kann eine Messung dadurch
eingespart werden, dass dem Projektor diese Informationen über
eine Schnittstelle zugeführt werden. Eine solche Schnittstelle
kann beispielsweise als eine Funkschnittstelle ausgeführt
sein, die ein entsprechendes Funksignal an den Projektor übermittelt.
Ferner ist es aber auch möglich, diese Information in Form
einer passiven Schnittstelle, beispielsweise eine RFID-Identifikationseinheit
oder ein ortsfest angeordneter auslesbarer Barcode, einer geeigneten
Empfangseinheit des Projektors zur Verfügung zu stellen.
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Insgesamt
wird auf diese Weise ein einfach durchzuführendes Verfahren
geschaffen, das eine gezielte Filterung der angezeigten Bildinformationen ermöglicht
und somit eine bessere Übersichtlichkeit sowie eine verbesserte
Erkennbarkeit bzw. Lesbarkeit gewährleistet. Das erfindungsgemäße
Verfahren führt so zu einer besseren Bedienbarkeit des
gesamten Projektionssystems und dadurch insgesamt zu einer deutlichen
Erhöhung der Benutzerfreundlichkeit des Projektionssystems.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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So
ist es beispielsweise besonders günstig, wenn mittels der
Informationen zur Entfernung zwischen dem Projektor und der Projektionsfläche und/oder
zur Ausrichtung des Projektors relativ zur Projektionsfläche
die Darstellungsgröße der projizierten Bilddaten ermittelt
wird und das zumindest eine Bildelement, vorzugsweise mehrere Bildelemente
an die Darstellungsgröße angepasst wird bzw. werden. Entscheidendes
Kriterium der Anpassung ist dabei die Darstellungsgröße
der Bilddaten auf der Projektionsfläche. Sie hängt
von den optischen Eigenschaften des Projektors und dessen Abstand
zur Projektionsfläche ab. Von den optischen Eigenschaften
des Projektors ist hier vor allem der Abstrahlwinkel von Bedeutung,
der zusammen mit der Entfernung zwischen Projektor und Projektionsfläche
die Größe der dargestellten Bilddaten bestimmt.
Ist daraus die Darstellungsgröße bekannt, die
mittels eines einfachen Algorithmus errechnet werden kann, so können
die zu projizierenden Bilddaten entsprechend an die Größe
des projizierten Bildes angepasst werden. Auf diese Weise können
die Bilddaten in einen Zusammenhang mit der insgesamt zur Verfügung
stehenden Darstellungsgröße des projizierten Bildes
gesetzt werden und so der Bildinhalt besonders einfach optimiert
werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es ferner, wenn die Bildpunktzahl der vom Projektor
projizierten Bilddaten an die ermittelten Informationen zur Entfernung und/oder
Lage und/oder an die ermittelte Darstellungsgröße
angepasst wird. Gerade wenn auf der Projektionsfläche Texte,
Strukturen oder Bedienelemente dargestellt werden, ist es von Vorteil,
die Bildpunktzahl zum Beispiel abhängig von der Darstellungsgröße
verändern zu können, um eine optimal angepasste
Darstellung der Bilddaten zu erzielen. Zur Variation der Bildpunktzahl
bzw. der projizierten Bildpixel werden die Bilddaten vorzugsweise
mittels eines Laserprojektors projiziert. Herkömmliche
Projektoren projizieren stets die gleiche Bildpunktzahl, egal wie
groß das projizierte Bild auf der Projektionsfläche
dargestellt werden kann. Aktuelle Laserprojektoren hingegen sind
in ihrer projizierbaren Bildpunktzahl variabel, so dass bei Verwendung
eines Laserprojektors auch die Bildpunktzahl des zu projizierenden
Bildes an die Entfernung zwischen dem Projektor und der Projektionsfläche
und/oder an die Ausrichtung des Projektors relativ zur Projektionsfläche und/oder
an die Darstellungsgröße angepasst werden kann.
Bei einer entsprechend kleinen Entfernung zwischen Projektor und
Projektionsfläche kann die Bildpunktzahl des zu projizierenden
Bildes beispielsweise herabgesetzt werden und so der Energieverbrauch
des Projektors reduziert werden, ohne die Lesbarkeit der Bildinformationen
zu verschlechtern.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn das zumindest eine Bildelement, vorzugsweise
mehrere Bildelemente an die Bildpunktzahl des Projektors angepasst
wird bzw. werden. Mit der Veränderung der Bildpunktzahl ändert
sich auch die Menge der im Bild darstellbaren Bildinformationen.
Wird die Bildpunktzahl erhöht, können entsprechend
mehr Bildinformationen dargestellt werden, wird sie verringert,
entsprechend weniger. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es so möglich, die zu projizierenden Bilddaten optimal
an die projizierte Bildpunktzahl anzupassen.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung
ist vorgesehen, dass das zumindest eine Bildelement in seiner Größe und/oder
in seiner Anordnung innerhalb der projizierten Bilddaten angepasst
wird und/oder dass die zu projizierenden Bilddaten in ihrem Informationsgehalt angepasst
werden. Hierdurch wird es möglich, die zu projizierenden
Bilddaten je nach benötigter Anwendung gezielt zu filtern
und so eine bessere Übersichtlichkeit und Lesbarkeit des
projizierten Bildes zu erreichen. Ist die Projektionsfläche
beispielsweise ein interaktives Projektionsdisplay, so können
einzelne Bildelemente bzw. der in ihnen enthaltene Informationsinhalt
für eine bessere Bedienbarkeit des Projektionsdisplays
auch in ihrer Größe variiert und in einem gewünschten
Flächenanteil des insgesamt dargestellten Bildes projiziert
werden.
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Ebenso
kann die Anordnung der zu projizierenden Bilddaten verändert
werden, so dass ihre Positionierung bestmöglich entsprechend
der Darstellungsgröße und/oder dem Informationsinhalt
der Bilddaten ausgewählt werden kann.
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Auch
können die Bildinformationen vorteilhafterweise in ihrem
Informationsinhalt verändert werden. Hierbei werden die
zu projizierenden Bilddaten insbesondere derart angepasst, dass
ihr Informationsinhalt optimal auf die zur Verfügung stehende Bildgröße
abgestimmt wird. Der Informationsinhalt der Bilddaten wird also
entsprechend der zur Verfügung stehenden Darstellungsgröße
des Bildes gefiltert. Beispielsweise kann bei einer kleinen Darstellungsgröße
ein zwar wünschenswerter, aber nicht unbedingt erforderlicher
Informationsinhalt des zu projizierenden Bildes weggelassen werden.
Dieser zusätzlich gewonnene Platz innerhalb des zu projizierenden
Bildes kann zur besseren Darstellung der wesentlichen Informationsinhalte
anderweitig genutzt werden.
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Besonders
günstig ist es ferner, wenn für mindestens ein
darzustellendes Bildelement, vorzugsweise für mehrere Bildelemente
in einer Speichereinrichtung mindestens zwei, vorzugsweise mehrere
von einander verschiedene Darstellungsformen gespeichert sind, wobei
in Abhängigkeit von den ermittelten Informationen zur Entfernung
und/oder zur relativen Lage zwischen dem Projektor und der Projektionsfläche
für das mindestens eine Bildelement jeweils eine Darstellungsform
ausgewählt und projiziert wird.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Helligkeit
und/oder der Kontrast des projizierten Bildes anhand der ermittelten
Darstellungsgröße und/oder der Entfernung bzw.
relativen Lage angepasst. So können für bestimmte
Entfernungen und/oder Winkelausrichtungen zwischen Projektor und
Projektionsfläche vorgegebene Helligkeits- und/oder Kontrasteinstellungen
automatisch angewandt werden. Dies ermöglicht beispielsweise bei
entsprechend kleiner Darstellungsgröße eine Reduzierung
der Helligkeit und damit auch des Energieverbrauchs.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass die Entfernung vom Projektor zu mindestens zwei Punkten der
Projektionsfläche, vorzugsweise zu mindestens drei nicht
auf einer Geraden befindlichen Punkten der Projektionsfläche,
ermittelt wird. Hierdurch wird es möglich, zusätzlich
auch eine automatische Bildentzerrung in den Projektor zu integrieren
und die Entfernungsmessung als unterstützende Parameter
für die Bildverarbeitung zu nutzen.
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Eine
automatische Bildentzerrung ist immer dann wünschenswert,
wenn die Projektionsmittelachse des Projektors und die Projektionsfläche
nicht lotrecht zueinander positioniert sind. Die dann für
den Betrachter entstehenden Verzerrungen des projizierten Bildes
können gemäß der vorgeschlagenen Verfahrensweise
einer Messung von drei Entfernungen mittels einer automatischen
Korrektur auch dann zuverlässig entzerrt werden, wenn die
Projektionsfläche selbst nicht vertikal ausgerichtet ist.
Dies ist bei herkömmlichen Keystone-Korrekturen mit einem
Neigungssensor am Projektor nicht möglich.
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Auch
ist es hierdurch möglich, die Lage der Projektionsmittelachse
des Projektors relativ zur Projektionsfläche zu ermitteln.
Wird die Entfernung an zwei Punkten gemessen, ist eine Aussage über
die Neigung der Projektionsmittelachse des Projektors zur Projektionsfläche
um eine Achse möglich, sofern die beiden Punkte nicht beide
auf dieser Achse oder auf einer dazu parallelen Linie liegen. Ist
die Entfernung zu drei nicht in einer Linie liegenden Punkten bekannt,
kann eine grundsätzliche Feststellung bezüglich
der Ausrichtung der Projektionsfläche relativ zur Projektionsmittelachse
des Projektors erfolgen. Mit jedem weiteren Messpunkt kann die Ausformung der
Projektionsfläche präziser bestimmt und somit das
Ergebnis der Entzerrung verbessert werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann allerdings zur
Ermittlung der Ausrichtung der Projektionsmittelachse des Projektors
relativ zur Projektionsfläche auch ohne Entfernungsmessungen
ausgeführt werden, wenn beispielsweise eine Schwenk- oder Drehbewegung
eines schwenkbar oder drehbar gelagerten Projektors mittels eines
Winkelsensors erfasst wird. So können die projizierten
Bilddaten in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Projektors
variiert oder optimiert werden. Selbstverständlich kann
diese Erfassung einer Winkelausrichtung des Projektors auch mit
der Erfassung seiner Entfernung zur Projektionsfläche kombiniert
werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich,
durch einen Initial-Positions-Sensor, beispielsweise für
ein GPS-System, eine Positionierung des Projektors gegenüber
einer Projektionsfläche zu ermitteln, deren Position bekannt
sein muss. Die Ermittlung kann entweder durch eine Einrichtung des
Projektors selber erfolgen, kann aber auch über eine zusätzliche
Einrichtung erfolgen, die dann entsprechende Informationen über
die Lage des Projektors gegenüber der Projektionsfläche über
eine Schnittstelle an den Projektor übermittelt. Vorteilhaft kann
diese Information dann in einem Speicher des Projektors abgelegt
werden. In weiteren Ausführungsformen kann auch in einer
Nähe des Projektors an einem Projektionsort dem Projektor über
passive Informations-Übermittlungsmittel wie beispielsweise RFID-Chips
oder Barcodes oder andere Informationsträger eine Information
in entsprechender Weise übermittelt werden, sofern der
Projektor mit entsprechenden Leseeinrichtungen für die
passiven Informationsträger ausgerichtet ist. Sofern der
Projektor an eine feste, vorgeschriebene Position gegenüber
der Projektionsfläche gebracht wird, beispielsweise auf einen
Träger aufgesetzt oder an einer Halterung angeordnet wird,
kann über ein passives Informationsmittel die jeweilige
Information über die Lage des Projektors zu der Projektionsfläche
an den Projektor übermittelt werden. Wird der Projektor
gegenüber einer Projektionsfläche bewegt, so kann
es auch möglich sein, für den Projektionsverlauf
eine jeweilige Lage der Projektionsfläche gegenüber
dem Projektor in dem Projektor abzuspeichern oder über
eine geeignete Schnittstelle an den Projektor zu übermitteln. Ferner
ist es auch möglich, dass die entsprechenden Informationen über
die Lage des Projektors gegenüber der Projektionsfläche
in dem Projektor vorhanden sind, über die Schnittstelle
jedoch lediglich übermittelt wird, an welcher Position
einer Strecke, ent lang der der Projektor an der Projektionsfläche
entlang geführt wird, sich der Projektor gerade befindet.
Aus dem übermittelten Streckenindex kann der Projektor durch
Zugriff auf den Speicher ermitteln, welche Lage bzw. Entfernung
der Projektor gerade gegenüber der Projektionsfläche
aufweist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung kann zudem neben der Entfernung auch
eine Qualität der Projektionsfläche berücksichtigt
werden. Steht nur eine für eine Projektion schlecht geeignete
Projektionsfläche zur Verfügung, beispielsweise
eine Fläche mit einer großen Rauigkeit, z. B.
eine unverputzte Wand, so kann selbst bei einer für eine
Projektion von zahlreichen Informationen ausreichenden Entfernung
der Bildeindruck durch die Rauigkeit der Projektionsfläche
gestört sein. In diesem Fall wird vorteilhaft ebenfalls
der Informationsgehalt der darzustellenden Bilddaten reduziert,
um eine leichte Ablesbarkeit für einen Benutzer zu gewährleisten.
In einer ersten Ausführungsform kann der Benutzer beispielsweise über eine
geeignete Bedieneinheit die Projektionsfläche vorgeben,
beispielsweise Leinwand, Raufasertapete oder raue Wandfläche.
In Abhängigkeit von dieser Vorgabe kann unter Berücksichtigung
der Entfernung dann von der Steuereinheit der Projektionseinheit eine
korrekte Darstellung des Bildinhaltes und insbesondere ein geeigneter
Informationsgehalt des Bildes gewählt werden, wobei die
Ablesbarkeit einerseits sichergestellt ist und andererseits ein
möglichst hoher Informationsgehalt. In einer weiteren Ausführungsform
ist es auch möglich, dass über eine Kameraeinrichtung
das projizierte Bild beobachtet wird und ein durch die Projektionsfläche
bedingter Kontrast mit einem erwarteten Kontrast bei einer optimalen Darstellung
verglichen wird. So können Störungen durch Rauigkeiten
der Projektionsfläche erkannt und gegebenenfalls die Bilddarstellung
an störende Strukturen in der Projektionsfläche
und insbesondere eine zu große Rauigkeit der Projektionsfläche
angepasst werden, indem eine Bilddarstellung entfeinert wird. Eine
Anpassung kann außer bei einer Projektion auf feste Wandflächen
auch bei einer Projektion auf bewegliche Flächen erfolgen,
wie z. B. Wasser oder Nebelbänke. Neben dem Informationsgehalt können
bei der Anpassung an die Projektionsfläche auch andere
Parameter, wie beispielsweise die Helligkeit der Projektionslichtquelle,
gegebenenfalls mit angepasst werden. Hierbei ist auch der Abstand
eines Betrachters zu der Projektionsfläche zu berücksichtigen,
um beispielsweise eine Blendung des Betrachters zu vermeiden.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Projektion
von Bilddaten auf eine Projektionsfläche, die insbesondere
zur Durchführung des Verfah rens der vorangehend beschriebenen
Art geeignet ist. Eine derartige Vorrichtung umfasst einen Projektor,
Mittel zur Erfassung der Entfernung zwischen dem Projektor und mindestens
einem Punkt der Projektionsfläche und/oder zur Erfassung
der Ausrichtung der Projektionsmittelachse des Projektors relativ
zur Projektionsfläche, sowie eine Steuerungs- und/oder
Regelungseinheit, wobei die auf die Projektionsfläche zu
projizierenden Bilddaten mittels der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit
in einem oder mehreren Bildelement(en) an die Entfernung zwischen
Projektor und Projektionsfläche und/oder an die Lage der
Projektionsmittelachse des Projektors relativ zur Projektionsfläche
angepasst werden können.
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Der
erfindungsgemäße Projektor kann dabei insbesondere
portabel, beispielsweise als Beamer, oder vorteilhafterweise auch
als Anzeigevorrichtung im Rahmen eines verstellbaren Head-Up-Displays
in einem Kraftfahrzeug ausgeführt sein.
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Besonders
vorteilhaft ist es dabei, wenn die Mittel zur Erfassung der Entfernung
zwischen dem Projektor und mindestens einem Punkt der Projektionsfläche
und/oder zur Erfassung der Lage der Projektionsmittelachse des Projektors
relativ zur Projektionsfläche, sowie vorzugsweise auch
die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit in den Projektor integriert
sind.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass der Projektor ein Laserprojektor ist. Das Laserprojektionssystem
kann insbesondere auf Scannerbasis ausgeführt sein und
dazu eine Ablenkeinrichtung mit einem oder mehreren beweglichen
Spiegeln enthalten. Bekannt sind hierbei vor allem biaxiale mikromechanische
Ablenkeinheiten, mit denen ein Laserstrahl in zwei Achsen abgelenkt
werden kann, um die gewünschte Darstellung auf der Projektionsfläche
zu erzeugen. Die Widerholrate eines so erzeugten Bildes kann beispielsweise
bei 60 Hz liegen. Der so gezielt abgelenkte Laserstrahl trifft auf
die Projektionsfläche und wird dort gestreut oder in definierte
Raumrichtungen aufgeweitet, so dass auf der Projektionsfläche
ein reelles Bild entsteht. Vorzugsweise kann sich die Lasereinheit
dabei auf derselben Seite der Projektionsfläche befinden
wie der Betrachter und den oder die Laserstrahlen zumindest im wesentlichen
aus der Blickrichtung des Betrachters auf die Projektionsfläche
lenken. Alternativ kann die Projektionsfläche bei der sogenannten
Rückprojektion aber auch teiltransparent ausgeführt
sein, wobei die Lasereinheit vom Betrachter aus gesehen hinter der
Projektionsfläche angeordnet ist und die Laserstrah len auf
die Rückseite der Projektionsfläche lenkt. Insbesondere
im Bereich von Displayanwendungen kann als Projektionsfläche
beispielsweise auch ein als Kunststoffteil ausgeführtes
Mikrolinsenraster verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert werden. Es zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines Projektors
in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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2:
ein Ausführungsbeispiel von projizierten Bilddaten auf
einer Projektionsfläche; und
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3:
eine im Vergleich zu 2 kleinere Projektionsfläche
mit entsprechend angepassten Bilddaten.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Die 1 zeigt
einen Laserprojektor 1 mit einer Linse 2. Über
die Linse 2 des Laserprojektors 1 wird entlang
einer Projektionsmittelachse 3 ein Bild 4 auf
eine lotrecht zur Projektionsmittelachse 3 ausgerichtete
Projektionsfläche 5 projiziert. Der Laserprojektor 1 ist
von der Projektionsfläche 5 in einem Abstand 6 entfernt
aufgestellt. Ein auf die Projektionsmittelachse 3 bezogener
Abstrahlwinkel α des Projektors 1 bestimmt zusammen
mit dem Abstand 6 die Darstellungsgröße 7 des
auf die Projektionsfläche 5 projizierten Bildes 4.
Es wird deutlich, dass bei einem konstanten Abstrahlwinkel α des
Projektors 1 mit einer Variation des Abstands 6 die
Darstellungsgröße 7 des Bildes 4 in
Länge und Breite proportional verändert wird.
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In 2 sind
die Bilddaten 8a eines von einem Laserprojektor auf eine
Projektionsfläche projizierten Bildes 4a dargestellt.
Das Bild 4a enthält hier übliche Informationsangaben
einer Wetterstation. Der Informationsgehalt des Bildes 4a ist
auf die Darstellungsgröße der Bilddaten 8a hin
optimiert. Hierfür ist das Bild 4a zur besseren Übersichtlichkeit
der Bildinformationen in drei Teilbereichen O, M und U strukturiert.
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Im
oberen Teilbereich O werden übereinander angeordnet Bildelemente 9 zum
Datum und Bildelemente 10a zur Uhrzeit projiziert, wobei
die Uhrzeitangabe 10a deutlich hervorgehoben ist. Im mittleren
Teilbereich M werden Bildelemente 11 mit Angaben zur Innentemperatur,
Bildelemente 12a zur Außentemperatur und Bildelemente 13 mit
einer auf die Temperaturangaben bezogenen Warnmeldung in Textform
sowie ein Bildelement 14a als entsprechendes Symbol dargestellt.
Der Teilbereich M ist dabei wiederum in zwei Abschnitte unterteilt.
Im seinem oberen Abschnitt sind die Schriftzüge „Innen"
und „Außen" und die dazugehörigen Temperaturangaben als
Bildelemente 11 und 12a tabellarisch angeordnet, wobei
der Schriftzug „Außen" des Bildelements 12a leicht
fett hervorgehoben ist. Im unteren, annähernd gleich großen
Abschnitt des Teilbereichs M ist die temperaturbezogene Warnmeldung
als Bildelement 13 in Größe und Dicke
der Buchstaben deutlich hervorgehoben. Der untere Bildteil U zeigt
als Bildelement 15 eine Wettervorhersage mit einem Text-
und einem Symbolteil.
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Die
auf die Projektionsfläche projizierten Bilddaten 8a des
Bildes 4a sind hierdurch gut strukturiert, der Informationsinhalt
leicht zu lesen und somit auf einen Blick zu erfassen. Besonders
wichtige Informationsinhalte sind für den Betrachter deutlich hervorgehoben.
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3 zeigt
eine Variation des projizierten Bildes 4a aus 2.
Aufgrund einer geringeren Entfernung zwischen Laserprojektor und
Projektionsfläche wird das von 3 gezeigte
Bild 4b auf einer wesentlich kleineren Bildfläche
projiziert als das Bild 4a in 2. Zur Optimierung
der Übersichtlichkeit und Lesbarkeit der Bildinformationen
wurde der zu projizierende Informationsgehalt des Bildes 4b auf
die zur Verfügung stehende Darstellungsfläche
bzw. Darstellungsgröße abgestimmt. Hierzu wurden
einzelne Bildelemente der zu projizierenden Bilddaten 8b in
ihrer Größe, ihrer Anordnung und in ihrem Informationsinhalt
angepasst.
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Der
Informationsinhalt des zu projizierenden Bildes 4b wurde
an die wesentlich kleinere Darstellungsgröße angepasst.
Die in 2 im Bild 4a noch gezeigten Informationen
bzw. Bildelemente zum Datum 9, zur Innentemperatur 11 und
zur Wettervorhersage 15 werden nun in 3 nicht
mehr auf die Projektionsfläche projiziert. Des weiteren
wurde beim Bild 4b auf das im Bild 4a von 2 gezeigte
Bildelement 13 einer textlichen Warnmeldung verzichtet und
hier nur das im Vergleich zur textlichen Warnmeldung wesentlich
kleinere Bildelement des Warnsymbols 14b dargestellt. Die Bilddaten 8b für
das Bild 4b enthalten somit nur noch Informationen bzw.
Bildelemente zur Uhrzeit 10b, zur Außentemperatur 12b und
das Warnsymbol 14b.
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Auch
wurde die Anordnung der Bildelemente 10b, 12b und 14b der
Bilddaten 8b zugunsten einer besseren Erkennbarkeit des
Warnsymbols 14b verändert. Die Außentemperaturanzeige 12b ist
direkt unter der Uhrzeitangabe 10b angeordnet. Das Glatteisgefahr
anzeigende Warnsymbol 14b ist in Bild 4b bezüglich
der Uhrzeitangabe 10b und der Außentemperaturanzeige 12b zum
linken Bildrand versetzt dargestellt, wo es sich von der Uhrzeitangabe 10b und
der Außentemperaturanzeige 12b gut sichtbar abhebt.
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Auch
die Schriftgröße der die Uhrzeitangabe und die
Außentemperaturanzeige betreffenden Bildelemente 10b und 12b wurde
im Bild 4b vergrößert und in einer veränderten
Schrifttype in Form und Größe aneinander angeglichen,
so dass die projizierten Bildinformationen 10b und 12b in
Bild 4b (3) im Vergleich mit den Bildinformationen 10a und 12a in Bild 4a (2)
trotz einer insgesamt verkleinerten Darstellungsgröße
des Bildes 4b deutlich größer dargestellt
werden. So umfasst der Informationsinhalt des Bildes 4b trotz
der kleineren Darstellungsgröße alle wichtigen
Informationsinhalte des Bildes 4a.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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