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HINTERGRUND
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Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionssystem, insbesondere ein Projektionssystem mit einer beweglichen Projektionsvorrichtung, das in Fahrzeugen verwendet wird.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Im Allgemeinen ermöglichen es die bekannten Anzeigesysteme in Fahrzeugen, dass sie von Fahrern und Passagieren gleichzeitig betrachtet werden können. In den letzten Jahren haben es Regierungsbehörden jedoch zur Auflage gemacht, dass lediglich Fahrzeuginformationen (wie etwa ein Navigationsbild) betrachtet werden können, und dass das Betrachten von jeglichen Unterhaltungsbildern unterbunden werden muss, wenn der Fahrer das Fahrzeug fährt. Daher stellen einige Hersteller einen Satz eines Bordanzeigesystems bereit, welches zwei Arten von Bildern gleichzeitig zeigt. Ein Bild (wie etwa ein Navigationsbild) wird in Richtung des Fahrers übertragen, während das andere Bild (wie etwa ein Unterhaltungsbild) in Richtung der Passagiere übertragen wird. Auf diese Weise können der Fahrer und die Passagiere die jeweiligen Bilder gleichzeitig betrachten, und die Fahrer verletzen keine amtlichen Vorschriften. Dieser Satz von Bordanzeigesystemen beschränkt jedoch, welches Bild die Fahrer ansehen, und kann sich nicht an die Erfordernisse der Benutzer anpassen.
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Das US-Patent Nr.
US 7580 186 B2 offenbart eine Mehrfachbetrachtungs-Richtungsanzeige für Fahrzeuge, einschließlich einer Anzeige, eines linsenförmigen Schirms, und einer Linsenstruktur. Die US-Patentveröffentlichung Nr.
US 2007 / 0 177 113 A1 offenbart ein digitales Bildprojektionssystem mit einer Lichtquelle zur Ausleuchtung, einem reflektierenden Spiegel, einer Feldlinse, einem Lichtventil und einem Projektionslinsensatz. Das US-Patent Nr.
US 7 443 582 B2 offenbart einen Schirm und einen Projektor, wobei eine relative Position des Schirms und des Projektors eingestellt werden kann.
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US 5 742 332 A beschreibt eine Vorrichtung, bei die Betrachtungsposition eines Beobachters korrekt überwacht wird. Eine stereoskopische Anzeige zur Verfolgung der Betrachtungsposition umfasst einen Betrachtungspositionssensor, einen Differenzierer erster und zweiter Ordnung zum Differenzieren von Positionsinformationen der Betrachtungsposition des Betrachters. Verstärkungsmultiplikatoren multiplizieren die Ausgänge der Differenzierer. Bandpassfilter filtern die Ausgänge der Verstärkungsmultiplikatoren. Ein Betrachtungspositionsverfolger wird von einem Betrachtungspositionsverfolger-Treiber gemäß der Positionsinformation angesteuert, die durch Addieren der Ausgaben der Bandpassfilter kompensiert wird. Ein Flüssigkristallprojektor, der an dem Betrachtungspositionsverfolger angebracht ist, projiziert parallaktische Bilder auf einen Linsenschirm, der die Betrachtungsposition verfolgt, wobei die Zeitverzögerung kompensiert wird und eine stereoskopische Ansicht von guter Qualität darstellt, selbst wenn die Betrachtungsposition des Betrachters schnell verschoben wird.
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US 2005/0046795 A1 beschreibt eine autostereoskopische Betrachtungsvorrichtung, welche verwendet wird, um aberrationskorrigierte Bilder zu erzeugen, um eine virtuelle Präsenz zu simulieren, indem Paare von optischen Projektorkomponenten verwendet werden, die mit einer Bildkorrekturplatte und einer Feldlinse gekoppelt sind. Bilder werden mit Vergrößerungen und optischen Qualitäten entworfen und an vorbestimmten Augenzonen mit kontrollierten Richtungseigenschaften positioniert. Die Augen des Betrachters befinden sich in diesen Augenzonen. Die Größe dieser Zonen hängt von der Apertur der Projektionslinsen, der Fresnels-Vergrößerung sowie den optischen Eigenschaften und der Position der Bildkorrekturplatte ab.
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JP 2003337382 A beschreibt ein Videoanzeigebildschirm, der eine Vielzahl von Bildern auf den Augapfel selektiv entsprechend der Position eines Betrachters projiziert. Der Videoanzeigebildschirm ist an seiner Vorder- oder Rückseite mit einer optischen Elementgruppe (Linsenlinse
22) zum Sammeln von auf das Video projizierten Videolichtstrahlen ausgestattet.
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WO 2006/011218 A1 beschreibt ein optisches Fresnel-Element, bei dem die Oberfläche eines Substrats die Funktion hat, einen Lichtstrahl zu reflektieren, der von einer reflektierenden Oberfläche eines optischen Fresnel-Elements reflektiert wird. Es kann ein Lichtstrahl auf die Betrachterseite projiziert werden, selbst wenn er schräg eingestrahlt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Projektionssystem, welches unterschiedliche Anforderungen verschiedener Betrachter erfüllen kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die technischen Merkmale verdeutlicht, die in dieser Beschreibung offenbart sind.
Um eines oder einen Teil oder alle dieser Merkmale oder weiterer Merkmale zu erfüllen, schafft die vorliegende Erfindung ein Projektionssystem einschließlich eines Projektionsschirms und einer Projektionsvorrichtung. Der Projektionsschirm umfasst eine Mehrzahl optischer Mikrostrukturen. Die optischen Mikrostrukturen sind entlang einer ersten Richtung angeordnet. Die Projektionsvorrichtung kann sich relativ zu dem Projektionsschirm entlang der ersten Richtung bewegen. Die Projektionsvorrichtung umfasst eine Beleuchtungseinheit zur Erzeugung eines Beleuchtungsstrahls, ein Lichtventil, das auf einem Transmissionsweg des Beleuchtungsstrahls angeordnet ist, und eine Projektionslinse. Das Lichtventil wird dazu verwendet, den Beleuchtungsstrahl in einen Bildstrahl umzuwandeln. Die Projektionslinse ist auf dem Transmissionsweg des Bildstrahls angeordnet. Der Bildstrahl wird zum Projektionsschirm durch die Projektionslinse übertragen. Die Projektionslinse kann sich relativ zu dem Lichtventil entlang einer zweiten Richtung bewegen. Die erste Richtung und die zweite Richtung sind einander entgegengesetzte Richtungen. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der Projektionsschirm eine erste Seite und eine zweite Seite, die einander gegenüberliegen. Wenn sich die Projektionsvorrichtung von einer ersten Position, die der ersten Seite entspricht, entlang der ersten Richtung in eine zweite Position bewegt, die der zweiten Seite entspricht, wird der Bildstrahl auf den Projektionsschirm übertragen und dann zur ersten Seite des Projektionsschirms durch eine Führung durch die optischen Mikrostrukturen abgelenkt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Projektionslinse eine optische Achse. Das Lichtventil hat eine Mittelachse und eine aktive Oberfläche in Richtung der Projektionslinse. Die Mittelachse durchläuft eine Mitte der aktiven Oberfläche und steht senkrecht zu der aktiven Oberfläche. Wenn sich die Projektionsvorrichtung von der ersten Position in die zweite Position bewegt, ist ein kürzester Abstand zwischen der optischen Achse und der ersten Seite kürzer als ein kürzester Abstand zwischen der Mittelachse und der ersten Seite.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hat jede der optischen Mikrostrukturen eine erste Seitenfläche, eine zweite Seitenfläche und eine untere Fläche, die mit der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche verbunden ist. Die erste Seitenfläche ist der ersten Seite zugewandt. Die zweite Seitenfläche ist der zweiten Seite zugewandt. Ein Normalvektor der unteren Fläche steht im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung. Die erste Seitenfläche und die zweite Seitenfläche stehen schräg zur unteren Fläche. Eine Neigungsrichtung der ersten Seitenfläche ist einer Neigungsrichtung der zweiten Seitenfläche entgegengesetzt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird dann, wenn sich die Projektionsvorrichtung aus einer ersten Position entsprechend der ersten Seite entlang der ersten Richtung in eine zweite Position entsprechend der zweiten Seite bewegt, ein Teil des Bildstrahls von der zweiten Seitenfläche total reflektiert und zur ersten Seite des Projektionsschirms abgelenkt, und ein anderer Teil des Bildstrahls wird durch die erste Seitenfläche gebrochen und zur ersten Seite des Projektionsschirms abgelenkt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird dann, wenn sich die Projektionsvorrichtung aus der zweiten Position, die der zweiten Seite entspricht, entlang der ersten Richtung in die erste Position bewegt, die der ersten Seite entspricht, ein Teil des Bildstrahls durch die erste Seitenfläche total reflektiert und zur zweiten Seite des Projektionsschirms abgelenkt. Ein anderer Teil des Bildstrahls wird durch die zweite Seitenfläche gebrochen und zur zweiten Seite des Projektionsschirms abgelenkt.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die optischen Mikrostrukturen beispielsweise eine Mehrzahl von Prismen. Eine Erstreckungsrichtung von jedem der Prismen ist jeweils vertikal gegenüber der ersten Richtung und der zweiten Richtung versetzt.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Projektionslinse eine optische Achse auf. Die Mehrzahl optischer Mikrostrukturen umfasst eine Mehrzahl erster optischer Submikrostrukturen, die zwischen der optischen Achse und der ersten Seite angeordnet sind, und eine Mehrzahl zweiter optischer Submikrostrukturen, die zwischen der optischen Achse und der zweiten Seite angeordnet sind. Die aktive Oberfläche des Lichtventils auf der Seite der Projektionslinse umfasst einen ersten Bildbereich und einen zweiten Bildbereich. Eine Position des ersten Bildbereichs entspricht dem Projektionsschirm zwischen der optischen Achse und der ersten Seite.
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Eine Position des zweiten Bildbereichs entspricht dem Projektionsschirm zwischen der optischen Achse und der zweiten Seite. Ein Teil des Bildstrahls, der den ersten Bildbereich passiert, wird zur zweiten Seite des Projektionsschirms durch eine Führung durch die zweiten optischen Submikrostrukturen abgelenkt. Ein Teil des Bildstrahls, der den zweiten Bildbereich passiert, wird zur ersten Seite des Projektionsschirms durch eine Führung der ersten optischen Submikrostrukturen abgelenkt.
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In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die aktive Oberfläche des Lichtventils ferner einen Ausgleichsbereich. Der Ausgleichsbereich ist zwischen dem ersten Bildbereich und dem zweiten Bildbereich angeordnet und die optische Achse durchläuft den Ausgleichsbereich.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Projektionssystem ferner eine Antriebseinheit. Die Antriebseinheit ist mit der Projektionsvorrichtung verbunden. Die Antriebseinheit wird dazu verwendet, die Projektionsvorrichtung relativ zu dem Projektionsschirm entlang der ersten Richtung zu bewegen und die Projektionslinse in Bezug auf das Lichtventil entlang der zweiten Richtung zu bewegen.
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Auf dieser Grundlage schaffen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile oder Wirkungen. Bei den Ausführungsformen der Erfindung wird bei einer Anordnung der optischen Mikrostrukturen des Projektionsschirms und der Projektionsrichtungen der Projektionsvorrichtung der Bildstrahl, der von der Projektionsvorrichtung emittiert wird, in bestimmte Bereiche übertragen; somit erfüllt ein Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschiedene Bedürfnisse der Nutzer.
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Um die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung besser verständlich zu machen, werden die Ausführungsformen anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Projektionssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt einen Teil eines Projektionsschirms aus 1 und stellt einen Bildstrahl dar, der in den Teil des Projektionsschirms übertragen wird.
- 3 zeigt eine Projektionsvorrichtung aus 1, die sich von einer zweiten Position in eine erste Position bewegt.
- 4 zeigt einen Teil eines Projektionsschirms aus 3 und stellt einen Bildstrahl dar, der in den Teil des Projektionsschirms übertragen wird.
- 5 zeigt eine Situation, in der lediglich ein Fahrer ein Bild betrachten kann, das durch ein Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung projiziert wird.
- 6 zeigt eine Situation, in der lediglich Passagiere ein Bild betrachten können, das durch ein Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung projiziert wird.
- 7 zeigt eine Situation, in der sowohl ein Fahrer als auch Passagiere ein Bild betrachten können, das durch ein Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung projiziert wird.
- 8 zeigt eine Situation, in der ein Fahrer und Passagiere unterschiedliche Bilder gleichzeitig durch ein Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachten können.
- 9 zeigt eine aktive Oberfläche eines Lichtventils aus 8.
- 10 zeigt eine Situation, in der ein Fahrer und Passagiere unterschiedliche Bilder gleichzeitig durch ein Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachten können.
- 11 zeigt eine aktive Oberfläche eines Lichtventils aus 10.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Sowohl die vorhergehenden als auch die weiteren technischen Beschreibungen, Merkmale und Vorteile der Erfindung sollen genauer anhand einer Ausführungsform zusammen mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Bezeichnungen für Richtungsangaben wie etwa oben, unten, links, rechts, vorn, hinten und dergleichen mit Bezug auf die Figuren dienen der Darstellung und sind nicht als beschränkend zu verstehen. Die hier verwendeten Begriffe zur Angabe von Richtungen sollen daher den Umfang der Erfindung nicht beschränken.
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Gemäß 1 umfasst ein Projektionssystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Projektionsschirm 110 und eine Projektionsvorrichtung 120. Der Projektionsschirm 110 empfängt einen Bildstrahl L2 von der Projektionsvorrichtung 120. Der Projektionsschirm 110 weist eine Mehrzahl optischer Mikrostrukturen 112 auf. Der Projektionsschirm 110 kann ferner Streupartikel 114 aufweisen. Bei dieser Ausführungsform sind die optischen Mikrostrukturen 112 bezüglich einer Projektionsrichtung der Projektionsvorrichtung 120 angeordnet (also einer Transmissionsrichtung des Bildstrahls L2, nachdem der Bildstrahl L2 die Projektionsvorrichtung 120 verlässt) und sorgen dafür, dass der Bildstrahl L2 in eine bestimmte Richtung übertragen wird. Wenn der Bildstrahl L2 zum Projektionsschirm 110 übertragen wird, verbessern die Streupartikel 114 die Gleichförmigkeit des Lichtes, das von dem Bildstrahl L2 emittiert wird.
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Die Projektionsvorrichtung 120 dieser Ausführungsform umfasst eine Beleuchtungseinheit 122, ein Lichtventil 124 und eine Projektionslinse 126. Die Beleuchtungseinheit 122 kann einen Beleuchtungsstrahl L1 erzeugen. Das Lichtventil 124 ist auf einem Transmissionsweg des Beleuchtungsstrahls L1 angeordnet. Das Lichtventil 124 kann den Beleuchtungsstrahl L1 in den Bildstrahl L2 überführen. Der Bildstrahl L2 bezeichnet einen Strahl, der eine Bildinformation trägt. Die Projektionslinse 126 ist auf einem Transmissionsweg des Bildstrahls L2 angeordnet. Die Projektionslinse 126 kann den Bildstrahl L2 auf den Projektionsschirm 110 übertragen, um ein Bild darzustellen (hier nicht dargestellt).
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Es wird angemerkt, dass bei dieser Ausführungsform eine Mehrzahl optischer Mikrostrukturen 112 entlang einer ersten Richtung D1 angeordnet ist. Wenn die Projektionsvorrichtung 120 sich bezüglich des Projektionsschirms 110 in der ersten Richtung D1 bewegt, bewegt sich die Projektionslinse 126 in Bezug auf das Lichtventil 124 in einer zweiten Richtung D2. Die erste Richtung D1 ist entgegengesetzt zur zweiten Richtung D2. Im einzelnen weist der Projektionsschirm 110 eine erste Seite 110a und eine zweite Seite 110b auf, die einander gegenüberliegen. Wenn sich die Projektionsvorrichtung 120 insgesamt (einschließlich der Beleuchtungseinheit 122, des Lichtventils 124 und der Projektionslinse 126) aus einer ersten Position PI, die der ersten Seite 110a zugeordnet ist, in der ersten Richtung D1 in eine zweite Position P2 bewegt, die der zweiten Seite 110b zugeordnet ist, bewegt sich die Projektionslinse 126 relativ zu dem Lichtventil 124 in der zweiten Richtung D2, die entgegengesetzt zur ersten Richtung D1 ist. Genauer gesagt, das Projektionssystem 100 gemäß dieser Ausführungsform umfasst ferner eine Antriebseinheit 130, die mit der Projektionsvorrichtung 120 verbunden ist. Die Antriebseinheit 130 kann eine Bewegungsrichtung der Projektionsvorrichtung 120 relativ zu dem Projektionsschirm 110 steuern und eine Bewegungsrichtung der Projektionslinse 126 relativ zu dem Lichtventil 124 steuern.
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Bei dieser Ausführungsform weist jede der optischen Mikrostrukturen 112 eine erste Seitenfläche 112a, eine zweite Seitenfläche 112b und eine untere Fläche 112c auf, welche mit der ersten Seitenfläche 112a und der zweiten Seitenfläche 112b verbunden ist. Die erste Seitenfläche 112a ist der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 zugewandt. Die zweite Seitenfläche 112b ist der zweiten Seite 110b des Projektionsschirms 110 zugewandt. Ein Normalvektor der unteren Oberfläche 112c steht im wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung D1. Die erste Seitenfläche 112a und die zweite Seitenfläche 112b sind zu der unteren Oberfläche 112c geneigt, und eine Neigungsrichtung der ersten Seitenfläche 112a ist einer Neigungsrichtung der zweiten Seitenfläche 112b entgegengesetzt. Beispielsweise können die optischen Mikrostrukturen 112 gemäß dieser Ausführungsform Dreieckprismen sein. Eine Erstreckungsrichtung D3 der optischen Mikrostrukturen 112 ist gegenüber der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2 versetzt. Bei dieser Ausführungsform steht die Erstreckungsrichtung D3 der optischen Mikrostrukturen 112 senkrecht zu der ersten Richtung D1 und der zweiten Richtung D2.
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Bei dieser Ausführungsform kann ein Einschlusswinkel θ1 zwischen der ersten Seitenfläche 112a und der unteren Fläche 112c gleich einem Einschlusswinkel θ2 zwischen der zweiten Seitenfläche 112b und der unteren Fläche 112c sein. Mit anderen Worten, die optischen Mikrostrukturen 112 dieser Ausführungsform können gleichschenklige Dreiecksprismen sein. Optische Mikrostrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese optischen Mikrostrukturen 112 beschränkt; bei anderen Ausführungsformen können der Einschlusswinkel θ1 zwischen der ersten Seitenfläche 112a und der unteren Fläche 112c und der Einschlusswinkel θ2 zwischen der zweiten Seitenfläche 112b und der unteren Fläche 112c nach den tatsächlichen Erfordernissen gewählt werden. Ferner sind die optischen Mikrostrukturen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf Dreiecksprismen beschränkt.
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Wie in 1 dargestellt, kann dann, wenn sich die Projektionsvorrichtung 120 gemäß dieser Ausführungsform aus der ersten Position P1 in die zweite Position P2 bewegt, der Bildstrahl L2, der von der Projektionsvorrichtung 120 emittiert wird, zu der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 durch eine Führung durch die optischen Mikrostrukturen 112 abgelenkt werden. Dieser Mechanismus wird im Folgenden im einzelnen beschrieben.
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Gemäß 1 weist die Projektionslinse 126 dieser Ausführungsform eine optische Achse X1 auf. Das Lichtventil 124 umfasst eine Mittelachse X2 und eine aktive Oberfläche 124a. Die Mittelachse X2 durchläuft eine Mitte der aktiven Oberfläche 124a und steht senkrecht zu der aktiven Oberfläche 124a. Wenn sich die Projektionsvorrichtung 120 aus der ersten Position P1 in die zweite Position P2 bewegt, ist ein kürzester Abstand d1 zwischen der optischen Achse X1 der Projektionslinse 126 und der ersten Seite 110a kürzer als ein kürzester Abstand d2 zwischen der Mittelachse X2 des Lichtventils 124 und der ersten Seite 110a. Dabei kann durch eine Abbildung durch die Projektionslinse 126 der Bildstrahl L2 von dem Lichtventil 124 von einer linken Seite der optischen Achse X1 zu einer rechten Seite der optischen Achse X1 übertragen werden und liefert ein reelles Bild auf dem Projektionsschirm 110. Kurz gesagt, bei einer Betriebsart, in welcher eine Bewegungsrichtung der Gesamtheit der Projektionsvorrichtung 120 einer Bewegungsrichtung der Projektionslinse 126 relativ zu dem Lichtventil 124 entgegengesetzt ist, kann die Projektionsrichtung der Projektionsvorrichtung 120 (d.h. eine Transmissionsrichtung des Bildstrahls L2, nachdem der Bildstrahl L2 die Projektionsvorrichtung 120 verlassen hat) grob in einer Richtung liegen, die der Bewegungsrichtung der Gesamtheit der Projektionsvorrichtung 120 entgegengesetzt ist.
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Bei einer Ausrichtung der Projektionsrichtung der Projektionsvorrichtung 120 und der optischen Mikrostrukturen 112 des Projektionsschirms 110 kann der Bildstrahl L2 in eine bestimmte Richtung gelenkt werden. Hierdurch kann das Projektionssystem 100 dieser Ausführungsform die Betrachtungswinkel der Benutzer beschränken. Nachdem gemäß den 1 und 2 der Bildstrahl L2, der von der Projektionsvorrichtung 120 emittiert wird, auf den Projektionsschirm 110 trifft, wird ein Teil des Bildstrahls L2' (in 2 dargestellt) durch die zweite Seitenfläche 112b total reflektiert und wird zu der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 abgelenkt. Ein anderer Teil des Bildstrahls L2" (in 2 dargestellt) wird durch die erste Seitenfläche 112a gebrochen und zu der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 gelenkt. Gleichzeitig wird gemäß 1 der Bildstrahl L2 zu einer oberen rechten Ecke in 1 gelenkt, so dass Benutzer in bestimmten Positionen ein Bild betrachten können, das von dem Bildstrahl L2 erzeugt wird. Ferner können entsprechend unterschiedlicher Anforderungen der Nutzer die Größen des Einschlusswinkels θ1 zwischen der ersten Seitenfläche 112a und der unteren Fläche 112c der optischen Mikrostrukturen 112 und der Einschlusswinkel θ2 zwischen der zweiten Seitenfläche 112b und der unteren Fläche 112c verändert werden, und eine Richtung des Bildstrahls L2, in welche dieser nach dem Passieren des Projektionsschirms 110 gelenkt werden soll, kann angepasst werden.
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Gemäß 3 bewegt sich während der Bewegung der Projektionsvorrichtung 120 aus der zweiten Position P2 in die erste Position P1 in einer ersten Richtung D1' die Projektionslinse 126 in Bezug auf das Lichtventil 124 in einer zweiten Richtung D2', die der ersten Richtung D1' entgegengesetzt ist. Wenn sich die Projektionsvorrichtung 120 aus der zweiten Position P2 in die erste Position P1 bewegt, ist ein kürzester Abstand d1' zwischen der optischen Achse X1 der Projektionslinse 126 und der zweiten Seite 110b kürzer als der kürzeste Abstand d2' zwischen der Mittelachse X2 des Lichtventils 124 und der zweiten Seite 110b. Gleichzeitig kann durch die Abbildung der Projektionslinse 126 der Bildstrahl L2 von dem Lichtventil 124 von der rechten Seite der optischen Achse X1 zu der linken Seite der optischen Achse X1 übertragen werden und formt ein Abbild des Projektionsschirms 110.
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Wenn sich gemäß den 3 und 4 die Projektionsvorrichtung 120 aus der zweiten Position P2 in die erste Position P1 in der ersten Richtung D1' bewegt, wird ein Teil des Bildstrahls L2' (siehe 4) durch die ersten Seitenfläche 112a total reflektiert und wird zur zweiten Seite 110b des Projektionsschirms 110 gelenkt, und ein anderer Teil des Bildstrahls L2" (siehe 4) wird durch die zweite Seitenfläche 112b gebrochen und wird zu der zweiten Seite 110b des Projektionsschirms 110 gelenkt. Gleichzeitig wird gemäß 3 der Bildstrahl L2 zu einer oberen linken Ecke in 3 übertragen, so dass lediglich Benutzer in bestimmten Positionen ein Bild betrachten können, das durch den Bildstrahl L2 übertragen wird.
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Bei Bordanwendungen in Fahrzeugen kann das Projektionssystem 100 gemäß dieser Ausführungsform in Fahrzeugen angeordnet werden und übernimmt verschiedene Funktionen gemäß den Anforderungen der Benutzer. Beispiele hierfür werden im Folgenden mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben. Wenn gemäß 5 lediglich ein Fahrer nah der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 ein Bild (wie etwa ein Navigationsbild) auf dem Projektionsschirm 110 des Projektionssystems 100 betrachten will, kann sich die Projektionsvorrichtung in die zweite Position P2 durch die Antriebseinheit 130 bewegen. Hierbei wird der Bildstrahl L2 zu einer oberen rechten Ecke in 5 übertragen, nachdem er den Projektionsschirm 110 verlässt, so dass lediglich der Fahrer das Bild betrachten kann. Andererseits wird der Bildstrahl L2, der durch die Projektionsvorrichtung 120 projiziert wird, durch die optischen Mikrostrukturen 112 auf dem Projektionsschirm 110 abgelenkt oder total reflektiert und zu einer oberen rechten Ecke in 5 übertragen, nachdem der den Projektionsschirm 110 verlässt; somit können Passagiere in einer oberen linken Ecke von 5, d.h. Passagiere in der Nähe der zweiten Seite 110b des Projektionsschirms 110 das Bild nicht betrachten, und es ist somit unwahrscheinlich, dass sie durch das Bild gestört werden.
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Falls gemäß 6 lediglich Passagiere in der Nähe der zweiten Seite 110b des Projektionsschirms 110 ein Bild (wie etwa ein Unterhaltungsbild) auf dem Projektionsschirm 110 des Projektionssystems 100 betrachten wollen, kann sich die Projektionsvorrichtung 120 aus der ersten Position P1 mittels der Antriebseinheit 130 bewegen. Hierbei wird der Bildstrahl L2 in Richtung einer oberen linken Ecke in 6 übertragen, nachdem er den Projektionsschirm 110 verlässt, so dass lediglich die Passagiere das Bild betrachten können. Andererseits wird der Bildstrahl L2, der durch die Projektionsvorrichtung 120 projiziert wird und durch die optischen Mikrostrukturen 112 des Projektionsschirms 110 abgelenkt oder total reflektiert wird, zu der oberen linken Ecke in 6 übertragen, nachdem er den Projektionsschirm 110 verlässt; somit kann ein Fahrer in der oberen rechten Ecke in 6, d.h. ein Fahrer in der Nähe der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 das Bild (wie etwa ein Unterhaltungsbild) nicht betrachten, und es ist somit unwahrscheinlich, dass er durch das Bild abgelenkt wird und Verkehrssicherheitsregeln verletzt.
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Falls gemäß 7 sowohl ein Fahrer als auch Passagiere ein Bild (wie etwa ein Unterhaltungsbild) auf dem Projektionsschirm 110 des Projektionssystems 100 betrachten wollen, kann sich die Projektionsvorrichtung 120 in eine Position zwischen der ersten Position P1 und der zweiten Position P2 mittels der Antriebseinheit 130 bewegen. Hierbei umfasst ein von dem Bildstrahl L2 abgedeckter Bereich, der die optischen Mikrostrukturen 112 des Projektionsschirms 110 passiert, Positionen des Fahrers und der Passagiere, so dass der Fahrer und die Passagiere gleichzeitig das gleiche Bild betrachten können.
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Es wird ferner angemerkt, dass das Projektionssystem 100 dieser Ausführungsform es ferner dem Fahrer und den Passagieren ermöglicht, dass diese unterschiedlichen Bilder gleichzeitig betrachten können, was im Folgenden anhand der 8 und 9 beschrieben wird. Gemäß 8 umfasst bei dieser Ausführungsform die Mehrzahl optischer Mikrostrukturen 112 eine Mehrzahl optischer Submikrostrukturen 112', die zwischen der optischen Achse X1 und der ersten Seite 110a angeordnet sind, und eine Mehrzahl zweiter optischer Submikrostrukturen 112", die zwischen der optischen Achse X2 und der zweiten Seite 110b angeordnet sind. Gemäß 8 und 9 umfasst eine aktive Oberfläche 124a des Lichtventils 124 einen ersten Bildbereich A und einen zweiten Bildbereich B. Eine Position des ersten Bildbereichs A entspricht dem Projektionsschirm 110 zwischen der optischen Achse X1 und der ersten Seite 110a. Eine Position des zweiten Bildbereichs B entspricht dem Projektionsschirm 110 zwischen der optischen Achse X1 und der zweiten Seite 110b. Ein Bild, das von dem ersten Bildbereich A dargestellt wird, kann sich von einem Bild unterscheiden, das von dem zweiten Bildbereich B dargestellt wird. Beispielsweise kann der erste Bildbereich A ein Unterhaltungsbild für die Passagiere darstellen, und der zweite Bildbereich B kann ein Navigationsbild für den Fahrer darstellen.
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Bei dieser Ausführungsform kann ein Teil eines Bildstrahls L2-A, der den ersten Bildbereich A passiert, zu der zweiten Seite 110b durch eine Führung durch die zweiten optischen Submikrostrukturen 112" des Projektionsschirms 110 gelenkt werden. Hierbei können Passagiere in einer oberen linken Ecke von 8, d.h. Passagiere in der Nähe der zweiten Seite 110b des Projektionsschirms 110 ein Bild (wie etwa ein Unterhaltungsbild) betrachten, das von dem ersten Bildbereich A des Projektionsschirms 110 zwischen der optischen Achse X1 und der zweiten Seite 110b dargestellt wird. Ein Teil eines Bildstrahls L2-B, der den zweiten Bildbereich B passiert, kann zu der ersten Seite 110a durch eine Führung der ersten optischen Submikrostrukturen 112' des Projektionsschirms 110 gelenkt werden. Hierbei kann ein Fahrer in einer oberen rechten Ecke von 8, d.h. ein Fahrer in der Nähe der ersten Seite 110a des Projektionsschirms 110 ein Bild, wie etwa ein Navigationsbild) betrachten, das von dem zweiten Bildbereich B auf dem Projektionsschirm 110 zwischen der optischen Achse X1 und der ersten Seite 110a dargestellt wird.
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Da ferner bei dieser Ausführungsform der erste Bildbereich A direkt an den zweiten Bildbereich B angrenzt, kann wahrscheinlich ein Problem in der unklaren Grenze zwischen dem Bildstrahl L2-A und dem Bildstrahl L2-B in der Nähe der optischen Achse X1 auftreten. Um diesen Problem zu lösen, kann die aktive Oberfläche des Lichtventils ferner einen Ausgleichsbereich zwischen dem ersten Bildbereich und dem zweiten Bildbereich aufweisen. Ein Verfahren zur Lösung des Problems der unklaren Grenze mittels des Ausgleichsbereichs wird im Folgenden anhand der 10 und 11 beschrieben.
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Gemäß 10 und 11 kann zur Lösung des Problems der unklaren Grenze die aktive Oberfläche 124a des Lichtventils 124 ferner einen Ausgleichsbereich C zwischen dem ersten Bildbereich A und dem zweiten Bildbereich B aufweisen, bei welchem die optische Achse X1 den Ausgleichsbereich C durchläuft. Ein Beleuchtungsstrahl L, der in den Ausgleichsbereich C übertragen wird, wird nicht auf dem Projektionsschirm 110 übertragen. Mit anderen Worten, der Ausgleichsbereich C des Lichtventils 124 kann den Beleuchtungsstrahl L daran hindern, den Ausgleichsbereich C zu durchlaufen, oder richtet den Beleuchtungsstrahl L, der in den Ausgleichsbereich C gerichtet ist, in andere Richtungen, so dass der Beleuchtungsstrahl L nicht auf dem Projektionsschirm 110 übertragen wird. Durch eine Teilung des Ausgleichsbereichs C durchläuft die optische Achse X1 nicht eine Grenze a (in 11 dargestellt) des ersten Bildbereichs A und eine Grenze B (in 11 dargestellt) des zweiten Bildbereichs B. Hierdurch werden der erste Bildbereich A und der zweite Bildbereich B klar voneinander getrennt und sind an zwei gegenüberliegenden Seiten der optischen Achse X1 angeordnet. Auf diese Weise ist der Bildstrahl L2-A, der den ersten Bildbereich A trägt, vollständig auf der linken Seite der optischen Achse X1 angeordnet, nachdem er die Projektionslinse 126 durchlaufen hat, und der Bildstrahl L2-B, der den zweiten Bildbereich B trägt, ist vollständig auf der rechten Seite der optischen Achse X1 angeordnet, so dass das Problem einer unklaren Grenze gelöst wird.
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Auf dieser Grundlage erreichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile oder Wirkungen. Bei den Ausführungsformen der Erfindung wird durch eine Ausrichtung der optischen Mikrostrukturen des Projektionsschirms und der Projektionsrichtungen der Projektionsvorrichtung der Bildstrahl, der von der Projektionsvorrichtung emittiert wird, von Benutzern in bestimmten unterschiedlichen Bereichen betrachtet, nachdem er auf den Projektionsschirm übertragen wird; hierdurch genügt das Projektionssystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unterschiedlichen Anforderungen der Nutzer.
