DE102018121526A1 - Projection system for projecting an image - Google Patents

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Christoph Nieten
Enrico Geissler
Sven Ziebart
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Carl Zeiss Jena GmbH
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Abstract

Es wird ein Projektionssystem mit einem oder mehreren Digitalprojektoren (2), die jeweils ein Basisbild erzeugen und so auf eine Projektionsfläche (10) projizieren, dass das bzw. die Basisbilder einen vorbestimmte Projektionsbereich auf der Projektionsfläche ausfüllt bzw. ausfüllen, und einem ersten Zusatzprojektor (3), der ein erstes Zusatzbild erzeugt und so auf die Projektionsfläche (10) projiziert, dass es im Projektionsbereich liegt, bereitgestellt, wobei der vom ersten Zusatzprojektor (3) bereitgestellte maximale Lichtstrom größer ist als der von jedem Digitalprojektor (2) bereitgestellte maximale Lichtstrom, um dadurch mindestens einen hellen Bildinhalt im Projektionsbereich darzustellen.A projection system with one or more digital projectors (2), each of which generates a base image and projects onto a projection surface (10) such that the base image (s) fills or fills a predetermined projection area on the projection surface, and a first additional projector ( 3), which generates a first additional image and projects it onto the projection surface (10) such that it lies in the projection area, the maximum luminous flux provided by the first additional projector (3) being greater than the maximum luminous flux provided by each digital projector (2) to thereby display at least one bright image content in the projection area.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Projektionssystem zum Projizieren eines Bildes.The present invention relates to a projection system for projecting an image.

Solche Projektionssysteme werden z. B. als Simulatoren (z. B. Fahrsimulatoren für Autos) eingesetzt, wobei dabei beispielsweise Blendsituationen nachgebildet werden sollen, wie sie beispielsweise durch die Scheinwerfer entgegenkommender Autos verursacht werden.
Nach DIN EN 12464-1 erfolgt eine Bewertung einer Direktblendung durch Lichtquellen über das „Unified Glare Rating“ (UGR) der CIE, das sich wie folgt berechnet: U G R = 8 log 10 ( 0.25 L B i L i 2 ω i p i 2 )

Figure DE102018121526A1_0001
Such projection systems are e.g. B. used as simulators (z. B. driving simulators for cars), for example, glare situations are to be simulated, such as those caused by the headlights of oncoming cars.
To DIN EN 12464-1 Direct glare from light sources is assessed using the CIE's “Unified Glare Rating” (UGR), which is calculated as follows: U G R = 8th log 10 ( 0.25 L B i L i 2 ω i p i 2 )
Figure DE102018121526A1_0001

Mit

LB
Hintergrundleuchtdichte
Li
Leuchtdichte der i-ten Lichtquelle
ωi
Raumwinkel der i-ten Lichtquelle
pi
Guth-Positionsindex der i-ten Lichtquelle
With
L B
Background luminance
L i
Luminance of the i-th light source
ω i
Solid angle of the i-th light source
p i
Guth position index of the i-th light source

Die Leuchtdichte gibt an, welcher Lichtstrom pro Fläche und Raumwinkel abgegeben wird; die Leuchtdichte wird typischerweise in Candela pro Quadratmeter (cd/m2) angegeben.The luminance indicates which luminous flux is emitted per surface and solid angle; the luminance is typically given in candelas per square meter (cd / m 2 ).

Der Guth-Positionsindex p beschreibt die Empfindlichkeit einer Blendung in Abhängigkeit des Winkels der Blendquelle zur Sichtrichtung des Betrachters. Er wurde empirisch ermittelt und in folgende analytische Formel gefasst (siehe auch Ashdown, lan. (2005). Sensitivity Analysis of Glare Rating Metrics. LEUKOS The Journal of the Illuminating Engineering Society of North America. 2. 115-122. 10.1582/LEUKOS.2005.02.02.003): p = exp { ( 35.2 0.31889 α 1.22 e 2 α 9 ) 10 3 β     + ( 21.0 + 0.26667 α 0.002963 α 2 ) 10 5 β 2

Figure DE102018121526A1_0002
The Guth position index p describes the sensitivity of glare as a function of the angle of the glare source to the viewing direction of the viewer. It was determined empirically and summarized in the following analytical formula (see also Ashdown, lan. (2005). Sensitivity Analysis of Glare Rating Metrics. LEUKOS The Journal of the Illuminating Engineering Society of North America. 2. 115-122. 10.1582 / LEUKOS. 2005.02.02.003): p = exp { ( 35.2 - 0.31889 α - 1.22 e - 2 α 9 ) 10 - 3 β + ( 21.0 + 0.26667 α - 0.002963 α 2 ) 10 - 5 β 2
Figure DE102018121526A1_0002

Mit tan(α) = L/V und tan ( β ) = L 2 + V 2 ,

Figure DE102018121526A1_0003
wobei L den horizontalen Abstand der Blendquelle zur Blickrichtung beschreibt und V den vertikalen Abstand; L und V sind dabei auf den Abstand zur Blendquelle normiert. Die beiden Winkel α und β werden in Grad angegeben.With tan (α) = L / V and tan ( β ) = L 2 + V 2 .
Figure DE102018121526A1_0003
where L describes the horizontal distance of the glare source to the viewing direction and V the vertical distance; L and V are standardized to the distance from the glare source. The two angles α and β are given in degrees.

Die Kriterien für Blendung sind dann wie folgt angegeben (siehe Ashdown, lan. (2005). Sensitivity Analysis of Glare Rating Metrics. LEUKOS The Journal of the Illuminating Engineering Society of North America. 2. 115-122. 10.1582/LEUKOS.2005.02.02.003 oder auch https://docs.agi32.com/AGi32/Content/adding_calculation_points/Calculations_UGR_Concepts.htm). Tabelle 1 (Kriterien für Blendung in Abhängigkeit des „Unified Glare Ratings“ (UGR)): UGR Kriterium der psychologischen Blendung (Discomfort Glare Criterion) 10 nicht wahrnehmbar (Imperceptible) 13 gerade wahrnehmbar (Just perceptible) 16 wahrnehmbar (Perceptible) 19 gerade noch akzeptabel (Just acceptable) 22 nicht akzeptabel (Unacceptable) 25 gerade unangenehm (Just uncomfortable) 28 unangenehm (Uncomfortable) 31 gerade unerträglich (Just intolerable) The criteria for glare are then given as follows (see Ashdown, lan. (2005). Sensitivity Analysis of Glare Rating Metrics. LEUKOS The Journal of the Illuminating Engineering Society of North America. 2. 115-122. 10.1582 / LEUKOS.2005.02. 02.003 or https://docs.agi32.com/AGi32/Content/adding_calculation_points/Calculations_UGR_Concepts.htm). Table 1 (Criteria for glare depending on the “Unified Glare Rating” (UGR)): UGR Criterion of psychological glare (Discomfort Glare Criterion) 10 imperceptible 13 Just perceptible 16 perceptible 19 Just acceptable 22 not acceptable (unacceptable) 25th Just uncomfortable 28 uncomfortable 31 Just intolerable

Für eine Blendquelle, die sich in 50 m Abstand 2 m seitlich und 0.5 m in der Höhe gegenüber der Blickrichtung versetzt befindet, ergeben sich α = arctan ( 2 m 50 m / 0.5 m 50 m ) 80 °  und  β = arctan ( ( 2 m 50 m ) 2 + ( 0.5 m 50 m ) 2 ) 2.4 ° .

Figure DE102018121526A1_0004
Daraus resultiert nach (2) ein Guth-Positionsindex von p ≈ 1.03.This results in a glare source that is 50 m apart, 2 m to the side and 0.5 m in height from the viewing direction α = arctan ( 2 m 50 m / 0.5 m 50 m ) 80 ° and β = arctan ( ( 2 m 50 m ) 2 + ( 0.5 m 50 m ) 2 ) 2.4 ° ,
Figure DE102018121526A1_0004
According to (2), this results in a Guth position index of p ≈ 1.03.

Ein Scheinwerfer von 15 cm Durchmesser erscheint dem Betrachter in 50 m Abstand unter einem Raumwinkel von ω = 2 π ( 1 cos ( 15 c m 50 m / 2 ) ) 7 10 6 s r .

Figure DE102018121526A1_0005
A headlight with a diameter of 15 cm appears to the viewer at a distance of 50 m at a solid angle of ω = 2 π ( 1 - cos ( 15 c m 50 m / 2 ) ) 7 10 - 6 s r ,
Figure DE102018121526A1_0005

Auf einer Landstraße herrscht nachts eine Umgebungsleuchtdichte von etwa LB = 0.03cd/m2. On a country road, there is an ambient luminance of around L B = 0.03cd / m 2 at night.

Erzeugt der Scheinwerfer eine Leuchtdichte von L = 3200cd/m2, so ergibt sich nach Gleichung (1) UGR ≈ 22. Nach Tabelle 1 wird die Blendung durch einen solchen Scheinwerfers „unacceptable“, also von der Komfortwahrnehmung her nicht mehr akzeptiert.If the headlamp produces a luminance of L = 3200cd / m 2 , then equation (1) gives UGR ≈ 22. According to Table 1, glare from such a headlamp is "unacceptable", ie no longer accepted from the comfort perception.

Die gleiche Blendquelle in einem Abstand von 20 m erzeugt ein UGR ≈ 28 („uncomfortable“; hier ist p ≈ 1.08). Weist sie eine Leuchtdichte von L = 1330cd/m2 auf, so wird sie nicht mehr akzeptiert (UGR ≈ 22).The same glare source at a distance of 20 m produces a UGR ≈ 28 ("uncomfortable"; here is p ≈ 1.08). If it has a luminance of L = 1330 cd / m 2 , it is no longer accepted (UGR ≈ 22).

Die Formeln sind ursprünglich für Innenraumbeleuchtungen abgeleitet, wurden hier jedoch auf Straßen-Szenen übertragen.The formulas were originally derived for interior lighting, but have been applied to street scenes here.

Typischerweise werden Szenen in einem Simulator mit Hilfe einer Anordnung aus mehreren Digitalprojektoren (je nach Anforderung beispielsweise zwischen zwei und 20) dargestellt. Eine Nachbildung der tatsächlichen Helligkeiten ist jedoch nur mit erheblichem Aufwand möglich, da sich in der digitalen Projektion Leuchtdichten von 1330cd/m2, wie sie im obigen Beispiel als Blendquelle genannt wurden, nur mit extrem hohen Aufwand realisieren lassen. Vielmehr liegt die maximale Leuchtdichte in einem Simulator mit Digitalprojektoren in einer Größenordnung von 50cd/m2. Dies ist somit die maximale Leuchtdichte, die eine Blendquelle erzeugen kann.Scenes are typically displayed in a simulator with the aid of an arrangement of several digital projectors (depending on the requirement, for example between two and 20). However, it is only possible to reproduce the actual brightness levels with considerable effort, since in digital projection luminance levels of 1330 cd / m 2 , as mentioned in the above example as glare source, can only be achieved with extremely high effort. Rather, the maximum luminance in a simulator with digital projectors is of the order of 50 cd / m 2 . This is the maximum luminance that a glare source can produce.

Das obige Beispiel zeigt, dass die digitale Projektionstechnik einen hohen Kontrast bzw. vielmehr einen hohen Dynamikbereich aufweisen muss (im Beispiel der Lichtquelle von 1330cd/m2 liegt dieser bei mehr als 100 000:1 gegenüber dem Hintergrund von 0.03cd/m2). Im Stand der Technik werden daher Projektoren mit hohem Dynamik-Bereich verwendet - sogenannte HDR-Projektoren. Eine Abschätzung nach Gleichung (1) zeigt jedoch, dass für Blendquellen in 20 m Abstand mit L = 50cd/m2 eine Hintergrundleuchtdichte von LB = 4.24· 10-5cd/m2 benötigt wird, um eine Blendung von UGR ≈ 22 zu erzeugen; der erforderliche Kontrast liegt hier bei jenseits von einer Million zu 1.The example above shows that the digital projection technology must have a high contrast or rather a high dynamic range (in the example of the light source of 1330 cd / m 2 this is more than 100 000: 1 against the background of 0.03 cd / m 2 ). In the prior art, therefore, projectors with a high dynamic range are used - so-called HDR projectors. However, an estimate according to equation (1) shows that for glare sources at a distance of 20 m with L = 50cd / m 2 a background luminance of L B = 4.24 · 10 -5 cd / m 2 is required in order to achieve a glare of UGR ≈ 22 produce; the required contrast here is beyond one million to one.

Legt man einen Projektor zugrunde, der Bildinformationen in 8bit (Grauwerte 0, 1, ... 255) mit einem y = 2.2 (der Gamma Wert beschreibt die nichtlineare Abbildung der digitalen Eingangsdaten zu daraus erzeugten Helligkeitswerten) darstellt nach L ( g ) = L ( 255 ) ( g 255 ) γ

Figure DE102018121526A1_0006
so ergibt sich für die Darstellung der Hintergrundleuchtdichte eine Grauwert von gB ≈ 0.44. Offensichtlich ist dies mit einem 8bit-Projektions-System nicht möglich. Selbst ein 10bit-System kann eine solche Hintergrundleuchtdichte gerade so darstellen (da der kleinste von Null verschiedene Grauwert - umgerechnet auf eine Skala von 0 bis 255.75 - bei 0.25 liegt). Da man zusätzlich den Bildinhalt, der die Hintergrundleuchtdichte aufweist, auch noch modulieren möchte, um eine Szene darstellen zu können, wird offensichtlich, dass HDR-Projektionssysteme mit 8bit oder 10bit nicht geeignet sich, um Blendsituationen mit UGR ≈ 22 darstellen zu können.Based on a projector that displays image information in 8 bits (gray values 0, 1, ... 255) with a y = 2.2 (the gamma value describes the non-linear mapping of the digital input data to the brightness values generated from it) L ( G ) = L ( 255 ) ( G 255 ) γ
Figure DE102018121526A1_0006
this results in a gray value of g B ≈ 0.44 for the display of the background luminance. Obviously, this is not possible with an 8-bit projection system. Even a 10-bit system can display such a background luminance (since the smallest non-zero gray value - converted to a scale from 0 to 255.75 - is 0.25). Since you also want to modulate the image content, which has the background luminance, in order to be able to display a scene, it becomes obvious that HDR- Projection systems with 8bit or 10bit are not suitable to be able to display glare situations with UGR ≈ 22.

Bei diesen Betrachtungen wurde angenommen, dass das Projektionssystem Gleichung (3) perfekt folgt und somit einen unendlich hohen Kontrast aufweist. In der Realität weisen nur die besten Systeme (die beispielsweise über eine Doppelmodulation umgesetzt sind) Kontraste von mehr als einer Million zu 1 auf und sind somit in der Lage, bis hinunter zu Graustufe 0.5 unterscheidbare Helligkeiten zu erzeugen. Standard-Projektoren mit einem Kontrast von 2000:1 hingegen können nach Gleichung (3) schon keine Helligkeitsunterschiede unterhalb von Graustufe 8 unterscheidbar darstellen.In these considerations it was assumed that the projection system follows equation (3) perfectly and thus has an infinitely high contrast. In reality, only the best systems (which are implemented, for example, via double modulation) have contrasts of more than one million to one and are therefore able to produce brightness levels that can be distinguished down to gray level 0.5. Standard projectors with a contrast of 2000: 1, on the other hand, according to equation (3), cannot already distinguish brightness differences below gray level 8.

Die ausgeführten Betrachtungen zeigen, dass eine einfache HDR-Projektion nicht geeignet ist, um Blendsituationen in einem Simulator nachzubilden.The observations made show that a simple HDR projection is not suitable for simulating glare situations in a simulator.

Um über eine digitale Projektion dennoch lokal hohe Leuchtdichten erzeugen zu können, die zu einer Blendung führen können, ist es möglich, zusätzliche Projektoren zu verwenden. Diese projizieren nur dort Bildinhalte, wo Blendquellen zu erwarten sind - also typischerweise in Fahrtrichtung eines Auto-Simulators:

  • Durch Verwendung eines zusätzlichen Projektors, der die gleiche Leuchtdichte erzeugt, wie der eigentliche Bild-Projektor (im Beispiel 50cd/m2) kann die maximale Leuchtdichte L, die für eine Blendung zu Verfügung steht, verdoppelt werden. In diesem Beispiel (bei Abstand 20m) ergibt sich nach den Gleichung (1) und (3), dass der Bildinhalt des Hintergrundes einen mittleren Grauwert von gB ≈ 0.8 aufweisen muss, um Blendsituationen mit UGR ≈ 22 darzustellen. Wie oben bereits diskutiert wurde, ist ein solcher Grauwert über eine 8bit-Projektion nicht darstellbar; bei einer 10bit-Projektion verbleibt keine Modulationstiefe für eine Darstellung von Strukturen im Hintergrund. Die Lösung ist also nicht praktikabel um reale Blendsituationen darzustellen.
In order to still be able to generate high luminance locally via digital projection, which can lead to glare, it is possible to use additional projectors. These only project image content where glare sources are to be expected - typically in the direction of travel of an auto simulator:
  • By using an additional projector that produces the same luminance as the actual image projector (in the example 50cd / m 2 ), the maximum luminance can be achieved L available for glare can be doubled. In this example (at a distance of 20m) it follows from equations (1) and (3) that the image content of the background must have a mean gray value of g B ≈ 0.8 in order to represent glare situations with UGR ≈ 22. As already discussed above, such a gray value cannot be represented by an 8-bit projection; with a 10-bit projection there is no modulation depth for displaying structures in the background. So the solution is not practical to represent real glare situations.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Projektionssystem zum Projizieren eines Bildes bereitzustellen, mit dem die eingangs genannten Schwierigkeiten möglichst vollständig überwunden werden können.Proceeding from this, it is the object of the present invention to provide a projection system for projecting an image, with which the difficulties mentioned at the outset can be overcome as completely as possible.

Die Erfindung ist im Anspruch 1 sowie im Anspruch 10 definiert. The invention is defined in claim 1 and in claim 10.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous refinements are specified in the dependent claims.

Mit dem erfindungsgemäßen Projektionssystem können als helle Bildinhalte z. B. variabel (Farben, Geometrien) realistische Blendsituationen mit ausgedehnter Blendung oder einer Vielzahl von Blendquellen (z. B. bei nasser Straße) nachgebildet werden.With the projection system according to the invention, z. B. variable (colors, geometries) realistic glare situations with extensive glare or a variety of glare sources (z. B. wet road).

Das erfindungsgemäße Projektionssystem kann mehrere Digitalprojektoren aufweisen, deren Basisbilder, die nachfolgend auch als Teilbilder bezeichnet werden, bevorzugt teilweise überlappen, um ein größeres projiziertes Gesamtbild erzeugen bzw. einen größeren Projektionsbereich ausfüllen zu können. Ferner kann das erfindungsgemäße Projektionssystem mehrere Zusatzprojektoren aufweisen, die einen maximalen Lichtstrom bereitstellen, der größer ist als der maximale Lichtstrom des mindestens einen Digitalprojektors, und die jeweils ein weiteres Zusatzbild erzeugen und so projizieren, dass es bzw. sie im vorbestimmten Projektionsbereich liegen. Bevorzugt überlappen alle Zusatzbilder der Zusatzprojektoren zusammen mindestens 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % oder 90 % der Fläche des vorbestimmten Projektionsbereiches. Die Überlappung kann insbesondere so gewählt sein, dass nur dort eine Überlappung vorliegt, wo helle Bildinhalte dargestellt werden sollen.The projection system according to the invention can have a plurality of digital projectors, the base images, which are also referred to below as partial images, preferably partially overlap in order to be able to generate a larger overall projected image or to be able to fill a larger projection area. Furthermore, the projection system according to the invention can have a plurality of additional projectors which provide a maximum luminous flux which is greater than the maximum luminous flux of the at least one digital projector and which each generate a further additional image and project it so that it is in the predetermined projection range. All additional images of the additional projectors preferably overlap at least 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90% of the area of the predetermined projection area. The overlap can in particular be chosen such that there is only an overlap where bright image content is to be displayed.

Es ist ferner möglich, dass sich mindestens zwei Zusatzbilder teilweise oder vollständig überlappen.It is also possible for at least two additional images to overlap partially or completely.

Durch den im Vergleich zu jedem der Digitalprojektoren höheren maximalen Lichtstrom des ersten Zusatzprojektors kann die Anzahl von benötigten zusätzlichen Projektoren minimiert werden, um z. B. Blendsituationen darzustellen, ohne dabei andere Lichtquellen zu verwenden. Dabei beschreibt der Lichtstrom eines Projektors die Strahlung, die der Projektor in Form von sichtbarem Licht abgibt; der Lichtstrom wird typischerweise in „Lumen“ angegeben.Due to the higher maximum luminous flux of the first additional projector compared to each of the digital projectors, the number of additional projectors required can be minimized in order, for. B. to represent glare situations without using other light sources. The luminous flux of a projector describes the radiation that the projector emits in the form of visible light; the luminous flux is typically given in "lumens".

Die Erhöhung des Lichtstroms kann z. B. über eine Einschränkung des darstellbaren Farbraums erfolgen. Im Spezialfall kann der erste Zusatzprojektor nur eine einzige Farbe darstellen. Idealerweise ist diese Farbe ähnlich zu den Farben, die eine Blendung erzeugen sollen; im Fall von Autoscheinwerfern also Weiß-Töne.The increase in luminous flux can e.g. B. done via a limitation of the displayable color space. In a special case, the first additional projector can only display a single color. Ideally, this color is similar to the colors that are supposed to create glare; So in the case of car headlights, white tones.

Bei Digitalprojektoren, die die Farben sequenziell darstellen, wird ein Großteil des Lichts der Lichtquelle des Digitalprojektors nicht genutzt. Dies ist erforderlich, um den benötigten Farbraum darstellen zu können. Dazu werden aus dem Weißspektrum der Lichtquelle z. B. mittels eines Farbrades Spektralbereiche „ausgeschnitten“, die zu den gewünschten Farborten für Rot, Grün und Blau führen, so dass zeitsequenziell rote, grüne und blaue Farbteilbilder erzeugt werden können. Die Farbteilbilder werden so schnell hintereinander erzeugt und projiziert, dass ein Betrachter die Farbteilbilder zeitlich nicht mehr auflösen kann und somit nur die Überlagerung als mehrfarbiges Teilbild wahrnehmen kann. With digital projectors that display the colors sequentially, a large part of the light from the light source of the digital projector is not used. This is necessary in order to be able to display the required color space. For this purpose, z. B. "Cut out" spectral ranges using a color wheel, which lead to the desired color locations for red, green and blue, so that time-sequential red, green and blue color partial images can be generated. The color partial images are generated and projected so quickly in succession that an observer can no longer resolve the color partial images in time and thus can only perceive the overlay as a multi-colored partial image.

Wenn man einen solchen Digitalprojektor als ersten Zusatzprojektor einsetzen will, kann der bereitgestellte maximale Lichtstrom oder die bereitgestellte maximale Lichtleistung dadurch erhöht werden, dass das komplette Licht der Lichtquelle moduliert wird, ohne es zuerst über Farbfilter spektral aufzuspalten. Im Fall der farbsequenziellen Bildgebung kann dies z. B. durch Weglassen des Farbrades erfolgen.If you want to use such a digital projector as the first additional projector, the maximum luminous flux or maximum light output provided can be increased by modulating the complete light of the light source without first splitting it spectrally via color filters. In the case of color sequential imaging, this can e.g. B. done by omitting the color wheel.

Bei einem Digitalprojektor mit drei Bildgebern (je einem für Rot, Grün und Blau) kann daraus ein Zusatzprojektor abgeleitet werden, indem man sich auf eine reine Weiß-Projektion beschränkt. Dazu wird lediglich ein Bildgeber benötigt, der das gesamte Licht der Lichtquelle moduliert (ohne eine spektrale Aufspaltung in die drei Farbkanäle). In diesem Fall wird der maximale Lichtstrom des Zusatzprojektors erhöht (aufgrund der geringen Anzahl von optischen Elementen, die jeweils lediglich 99 % des Lichtes transmittieren). Ferner wird der Zusatzprojektor einfacher und preisgünstiger, da auf zwei Bildgeber und Komponenten zur Farbaufspaltung verzichtet werden kann.In the case of a digital projector with three imagers (one each for red, green and blue), an additional projector can be derived from this by restricting oneself to a pure white projection. All that is required is an image generator that modulates all of the light from the light source (without spectral splitting into the three color channels). In this case, the maximum luminous flux of the additional projector is increased (due to the small number of optical elements, each of which only transmits 99% of the light). Furthermore, the additional projector becomes simpler and less expensive since two image generators and components for color splitting can be dispensed with.

Es ist vorteilhaft, zur Darstellung der Blendquelle sowohl den mindestens einen Digitalprojektor als auch den ersten Zusatzprojektor zu verwenden, da durch Summe der resultierenden Leuchtdichten eine noch hellere Blendung erzeugt werden kann. Die Steuereinheit des Projektionssystems, die die Bildinformationen an die einzelnen Projektoren aufteilt, kann also die Bildinformationen der Blendquelle auf den bzw. die zugehörigen Digitalprojektoren und Zusatzprojektoren verteilen.It is advantageous to use both the at least one digital projector and the first additional projector to display the glare source, since an even brighter glare can be generated by the sum of the resulting luminances. The control unit of the projection system, which distributes the image information to the individual projectors, can thus distribute the image information of the glare source to the associated digital projector and additional projectors.

Möglicherweise entspricht die Farbe des Zusatzprojektors nicht der Farbe, die die blendende Lichtquelle haben soll. Hier ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheit die Bildinformationen auf den mindestens einen Digitalprojektor und den ersten Zusatzprojektor derart aufteilt, dass in der Überlagerung beider Bilder der gewünschte Farbort der Blendquelle entsteht. Dadurch kann ein Helligkeitsgewinn in Abhängigkeit der darzustellenden Farbe erzielt werden, wodurch die Möglichkeit resultiert, Blendungen in der UGR-Skala durchzuführen. Die erzielbaren UGR-Werte sind dabei deutlich höher als bei Verwendung eines weiteren Digitalprojektors (mit vollem Farbraum) als Projektor zum Erzeugen eines Blendeffektes nach dem Stand der Technik.The color of the additional projector may not match the color that the dazzling light source should have. It is advantageous here that the control unit distributes the image information to the at least one digital projector and the first additional projector in such a way that the desired color location of the glare source is created in the superimposition of the two images. This makes it possible to gain brightness depending on the color to be displayed, which results in the possibility of performing glare on the UGR scale. The achievable UGR values are significantly higher than when using another digital projector (with full color space) as a projector for generating a glare effect according to the prior art.

Um die Blendung weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, das Bildfeld (und somit die Größe des ersten Zusatzbildes auf der Projektionsfläche) des ersten Zusatzprojektors (und ggf. weiterer Zusatzprojektoren) zu verkleinern bzw. so zu wählen, dass es kleiner ist als ein Bildfeld eines der Digitalprojektoren oder dass es kleiner ist als jedes Bildfeld aller Digitalprojektoren.In order to further increase glare, it is advantageous to reduce the image field (and thus the size of the first additional image on the projection surface) of the first additional projector (and possibly further additional projectors) or to select it so that it is smaller than an image field one of the digital projectors or that it is smaller than any image field of all digital projectors.

Ferner ist es möglich, als Zusatzprojektor den darstellbaren Farbraum lediglich zu verkleinern bzw. kleiner zu wählen als den von mindestens einem der Digitalprojektoren. Für eine farbsequenzielle Bildgebung werden hier die Transmissionsbereiche der Farbfilter (z. B. im Farbrad) spektral verbreitert. In diesem Fall steigt der erzielbare maximale Lichtstrom eines solchen Zusatzprojektors zwar nicht so hoch wie im Fall eines reinen Weiß-Projektors wie oben beschrieben (), dafür lassen sich die Farben, die eine Blendung hervorrufen sollen, flexibler einstellen.Furthermore, it is possible, as an additional projector, to only reduce the selectable color space or to select it to be smaller than that of at least one of the digital projectors. For color sequential imaging, the transmission areas of the color filters (e.g. in the color wheel) are broadened spectrally. In this case, the achievable maximum luminous flux of such an additional projector does not increase as high as in the case of a pure white projector as described above (), but the colors that should cause glare can be adjusted more flexibly.

Die Verkleinerung des Farbraumes kann auch dadurch erfolgen, dass lediglich zwei Farben (z. B. Blau und Gelb) anstelle von drei Primärfarben (Rot, Grün, Blau) für den ersten Zusatzprojektor verwendet werden. Dies kann bei einem Digitalprojektor mit Farbrad durch ein Farbrad mit den entsprechenden Farbsegmenten realisiert werden.The color space can also be reduced by using only two colors (e.g. blue and yellow) instead of three primary colors (red, green, blue) for the first additional projector. In the case of a digital projector with a color wheel, this can be achieved using a color wheel with the corresponding color segments.

Bei Verwendung von LEDs oder Lasern als Lichtquellen (oder anderen Lichtquellen, die nicht weiß sondern farbig sind) können mehrere Farben gleichzeitig eingeschaltet sein. Beispielsweise lässt sich der maximale Lichtstrom im Grünen erhöhen, wenn gleichzeitig eine rote und blaue Lichtquelle ebenfalls (ggf. mit geringerer Leistung) eingeschaltet werden; dies führt ebenfalls zu einer Verringerung des Farbraumes.When using LEDs or lasers as light sources (or other light sources that are not white but colored), several colors can be switched on at the same time. For example, the maximum luminous flux in the green can be increased if a red and blue light source is also switched on at the same time (possibly with less power); this also leads to a reduction in the color space.

Der erste Zusatzprojektor kann in der Regel weniger Farben darstellen als der mindestens eine Digitalprojektor, ist dafür aber deutlich heller, so dass mit weniger Projektoren in einem Projektionssystem eine Blendung im vorbestimmten Projektionsbereich erzielt werden kann, da die Bildfelder der Zusatzprojektoren nicht so stark verkleinert werden müssen. Dadurch wird das gesamte Projektionssystem billiger und weniger komplex.The first additional projector can generally display fewer colors than the at least one digital projector, but is much brighter, so that with fewer projectors in a projection system, glare can be achieved in the predetermined projection area, since the image fields of the additional projectors do not have to be reduced so much. This makes the entire projection system cheaper and less complex.

Bevorzugt ist der darstellbare Farbraum mittels des (ersten) Zusatzprojektors kleiner als der darstellbare Farbraum mittels des mindestens einen Digitalprojektors. Unter kleiner wird hier insbesondere verstanden, dass die Fläche im Farbraum um 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 % oder 90 % kleiner ist.The color space which can be represented by means of the (first) additional projector is preferably smaller than the color space which can be represented by means of the at least one digital projector. Smaller is understood here in particular to mean that the area in the color space is smaller by 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or 90%.

Jeder Digitalprojektor kann einen flächigen Modulator mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln aufweisen. In gleicher Weise kann der erste Zusatzprojektor und jeder weitere Zusatzprojektor einen flächigen Modulator mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln aufweisen. Ferner ist es möglich, dass jeder der Projektoren zwei hintereinander geschaltete flächige Modulatoren mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln aufweist, wobei die beiden Modulatoren aufeinander abgebildet werden, um dadurch ein besseres Kontrastverhältnis bereitzustellen. Jeder flächige Modulator kann reflektiv oder transmissiv ausgebildet sein. Insbesondere kann jeder flächige Modulator als LCD-Modul oder als Kippspiegelmatrix ausgebildet sein. Ein flächiger Modulator kann somit auch als zweidimensionaler Bildgeber bezeichnet werden. Die Pixel können beispielsweise in Reihen und Spalten angeordnet sein.Each digital projector can have a flat modulator with a plurality of independently controllable pixels. In the same way, the first additional projector and each additional additional projector can have a planar modulator with a plurality of pixels that can be controlled independently of one another. Furthermore, it is possible for each of the projectors to have two planar modulators connected in series with a plurality of pixels which can be controlled independently of one another, the two modulators being mapped onto one another in order to thereby provide a better contrast ratio. Each flat modulator can be reflective or transmissive. In particular, each flat modulator can be designed as an LCD module or as a tilting mirror matrix. A planar modulator can therefore also be referred to as a two-dimensional imager. The pixels can be arranged in rows and columns, for example.

Ferner kann jeder Digitalprojektor eine eigene Lichtquelle aufweisen. In gleicher Weise kann der erste Zusatzprojektor (und jeder weitere Zusatzprojektor) eine eigene Lichtquelle aufweisen. Bei der Lichtquelle kann es sich um eine Lichtquelle, die weißes Licht abgibt. Es ist auch möglich, dass die Lichtquelle als Laser, LED, ... ausgebildet ist.Furthermore, each digital projector can have its own light source. In the same way, the first additional projector (and each additional additional projector) can have its own light source. The light source can be a light source that emits white light. It is also possible for the light source to be designed as a laser, LED, ...

Das erfindungsgemäße Projektionssystem kann eine Steuereinheit zur Steuerung der Projektoren aufweisen.The projection system according to the invention can have a control unit for controlling the projectors.

Bei dem erfindungsgemäßen Projektionssystem kann die Farbe eines hellen Bildinhaltes durch die Kombination der Darstellung in mindestens einem der Basisbilder und im Zusatzbild erfolgen. Die beiden Projektoren stellen also nicht die gleiche Farbe dar, so dass erst in der Überlagerung die korrekte Farbe erzeugt wird.In the projection system according to the invention, the color of a bright image content can be achieved by combining the representation in at least one of the basic images and in the additional image. The two projectors therefore do not represent the same color, so that the correct color is only generated in the overlay.

Die Steuereinheit des Projektionssystems kann somit die Bildinformation für den hellen Bildinhalt derart an den mindestens einen Digitalprojektor und den (ersten) Zusatzprojektor aufteilen, dass sich erst durch die Überlagerung des projizierten Basisbildes und des projizierten (ersten) Zusatzbildes die vorgegebene Helligkeit und Farbe der Bildinformation ergibt.The control unit of the projection system can thus divide the image information for the bright image content into the at least one digital projector and the (first) additional projector in such a way that the predetermined brightness and color of the image information only result from the superimposition of the projected basic image and the projected (first) additional image .

Die hellen Bildinhalte müssen nicht weiß sein, sondern können eine beliebige Farbe besitzen.The bright picture content does not have to be white, but can be of any color.

So kann der (erste) Zusatzprojektor beispielsweise ein Farbrad mit Brilliant-Color aufweisen, wobei die Farbsegmente für die Primärfarben verkürzt sind, so dass weniger Bit-Stufen für eine Modulation zur Verfügung stehen. Dafür wird ein Weiß-Segment (und/oder Gelb-Segment) deutlich vergrößert, wodurch mehr Licht zur Verfügung steht. Alternativ können beispielsweise weniger Primärfarben im Farbrad verwendet werden, um so ein größeres Weiß-Segment vorsehen zu können, was wiederum zu mehr Licht führt.For example, the (first) additional projector can have a color wheel with brilliant color, the color segments for the primary colors being shortened, so that fewer bit levels are available for modulation. To do this, a white segment (and / or yellow segment) is significantly enlarged, which means that more light is available. Alternatively, fewer primary colors can be used in the color wheel, for example, in order to be able to provide a larger white segment, which in turn leads to more light.

Der (erste) Zusatzprojektor kann auch einfarbig sein. Damit wird die maximale Lichtausbeute der Lichtquelle des (ersten) Zusatzprojektors ermöglicht.The (first) additional projector can also be a single color. This enables the maximum light output of the light source of the (first) additional projector.

Die Bildgrößen (Größen des (ersten) Zusatzbildes) des (ersten) Zusatzprojektors können kleiner sein als die Bildgrößen des bzw. der Basisbilder, da so die resultierende maximale Leuchtdichte des (ersten) Zusatzprojektors noch höher wird. Da bei dem Anwendungsfall der hellen Bildinhalte als Blendung solche Blendungen lediglich nahe der Blickrichtung des Benutzers eine Rolle spielen (aufgrund des Guth-Positionsindexes nach Gleichung 2), ist die Anzahl der zusätzlich benötigten Zusatzprojektoren nicht allzu hoch.The image sizes (sizes of the (first) additional image) of the (first) additional projector can be smaller than the image sizes of the basic image (s), since the resulting maximum luminance of the (first) additional projector will be even higher. Since in the application of the bright image content as glare, such glare only plays a role close to the direction of view of the user (due to the Guth position index according to equation 2), the number of additional projectors additionally required is not too high.

Es ist vorteilhaft, wenn der erste Zusatzprojektor bzw. die Zusatzprojektoren in ihrer Helligkeit gedimmt werden können. Dies kann beispielsweise über eine Iris-Blende erfolgen, die das Licht der Beleuchtung (bzw. Lichtquelle), das auf den Bildgeber gelenkt wird, reduzieren kann. Zusätzlich oder alternativ kann dies über eine Steuerung der Lichtquelle des entsprechenden Zusatzprojektors realisiert werden. Dazu kann beispielsweise der Strom, die Spannung und/oder die Pulsweite zur Ansteuerung der Lichtquelle genutzt werden. Ferner kann zusätzlich oder alternativ ein Dimmen über einen Shutter im Strahlengang erfolgen. Der Shutter kann das Licht z. B. ganz oder teilweise blockieren. Jeder der Zusatzprojektoren, dessen Helligkeit gedimmt werden kann, weist somit eine Dimmeinrichtung auf, mittels der die Helligkeit des entsprechenden Zusatzprojektors gedimmt werden kann. Wegen des endlichen Kontrastes des (ersten) Zusatzprojektors führt dies in dunklen Szenen, in denen keine Blendung erfolgen soll, in vorteilhafter Weise dazu, dass das Bild durch den Schwarz-Level des (ersten) Zusatzprojektors nicht aufgehellt wird.It is advantageous if the brightness of the first additional projector or the additional projectors can be dimmed. This can be done, for example, via an iris diaphragm, which can reduce the light from the illumination (or light source) that is directed onto the image generator. Additionally or alternatively, this can be realized by controlling the light source of the corresponding additional projector. For this purpose, for example, the current, the voltage and / or the pulse width can be used to control the light source. In addition or as an alternative, dimming can also take place via a shutter in the beam path. The shutter can light the z. B. block all or part. Each of the additional projectors, the brightness of which can be dimmed, thus has a dimming device by means of which the brightness of the corresponding additional projector can be dimmed. Because of the finite contrast of the (first) additional projector, this advantageously leads to the fact that the image is not brightened by the black level of the (first) additional projector in dark scenes in which glare should not occur.

Zur Vermeidung von Schädigungen der Augen der Personen in einem Simulator, in dem das erfindungsgemäße Projektionssystem eingesetzt wird, kann überwacht werden, dass die Blendung (beispielsweise bewertet in UGR) eine vorgegebene Schwelle nicht überschreitet. Dazu wird beispielsweise der dargestellte Bildinhalt in einer bestimmten Bildregion über eine gewisse Zeit „gemittelt“, um die aktuelle Adaptation der Augen (auf eine mittlere Hintergrundleuchtdichte LB ) zu ermitteln.To avoid damage to the eyes of the people in a simulator in which the projection system according to the invention is used, it can be monitored that the glare (for example rated in UGR) does not exceed a predetermined threshold. For this purpose, for example, the displayed image content in a certain image region is “averaged” over a certain time, around the current adaptation of the eyes (to an average background luminance L B ) to investigate.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the specified combinations but also in other combinations or on their own without departing from the scope of the present invention.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbespiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1;
  • 2 eine Draufsicht auf das Farbrad 8 des Digitalprojektors 2 von 1;
  • 3 eine Draufsicht auf die Projektionsfläche 10 zur Erläuterung der Überlagerung des ersten Teilbildes B1 mit dem ersten Zusatzbild Z1 im vorbestimmten Projektionsbereich P des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1 gemäß 1;
  • 4 eine Darstellung gemäß 3 eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1;
  • 5 eine Darstellung gemäß 3 eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1;
  • 6 das normierte Spektrum der Lichtquelle 5 des Digitalprojektors 2 von 1 ;
  • 7 die Transmissionskurven der Farbsegmente R, G und B des Farbrades 8 von 2;
  • 8 die gemeinsame Transmissionskurve der Beleuchtungs- und Projektionsoptik 6, 7 sowie die Reflektivität des Modulators 4 des Digitalprojektors 2 von 1;
  • 9 die Normfarbtafel des Bild-Projektors 2 von 1;
  • 10 den Helligkeitsgewinnfaktor für den Blend-Projektor 3 von 1;
  • 11 eine Ausschnittsvergrößerung des Helligkeitsgewinnfaktors gemäß 10;
  • 12 die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung des Blend-Projektors 3 von 1 in Abhängigkeit der Farborte;
  • 13 die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung eines weiteren bekannten Bild-Projektors;
  • 14 die erzielbare Blendung (in UGR) mit einem Blend-Projektor 3 gemäß 1 und einem 1,6fach kleineren Bildfeld;
  • 15 die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung eines weiteren bekannten Bildprojektors mit einem 1,6fach kleineren Bildfeld;
  • 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1;
  • 17 Filterkurven für das Farbrad 16 des Blend-Projektors 3 gemäß 16;
  • 18 die Normfarbtafel des Blend-Projektors 3 gemäß 16; und
  • 19 eine weitere Ausführungsform des Bild-Projektors 2 des erfindungsgemäßen Projektionssystems.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which likewise disclose features essential to the invention. These exemplary embodiments are only illustrative and are not to be interpreted as restrictive. For example, a description of an exemplary embodiment with a large number of elements or components should not be interpreted to mean that all of these elements or components are necessary for implementation. Rather, other exemplary embodiments can also contain alternative elements and components, fewer elements or components or additional elements or components. Elements or components of different execution examples can be combined with one another, unless stated otherwise. Modifications and modifications, which are described for one of the exemplary embodiments, can also be applicable to other exemplary embodiments. To avoid repetitions, the same or corresponding elements in different figures are given the same reference numerals and are not explained several times. From the figures show:
  • 1 is a schematic view of a first embodiment of the projection system according to the invention 1 ;
  • 2 a top view of the color wheel 8th of the digital projector 2 of 1 ;
  • 3 a top view of the projection surface 10 to explain the overlay of the first sub-picture B1 with the first additional picture Z1 in the predetermined projection area P of the projection system according to the invention 1 according to 1 ;
  • 4 a representation according to 3 a further embodiment of the projection system according to the invention 1 ;
  • 5 a representation according to 3 a further embodiment of the projection system according to the invention 1 ;
  • 6 the normalized spectrum of the light source 5 of the digital projector 2 of 1 ;
  • 7 the transmission curves of the color segments R . G and B of the color wheel 8th of 2 ;
  • 8th the common transmission curve of the lighting and projection optics 6 . 7 as well as the reflectivity of the modulator 4 of the digital projector 2 of 1 ;
  • 9 the standard color chart of the image projector 2 of 1 ;
  • 10 the brightness gain factor for the blend projector 3 of 1 ;
  • 11 an enlarged detail of the brightness gain factor according to 10 ;
  • 12 the achievable glare (in UGR) when using the blend projector 3 of 1 depending on the color locations;
  • 13 the achievable glare (in UGR) when using another known image projector;
  • 14 the achievable glare (in UGR) with a glare projector 3 according to 1 and a 1.6x smaller image field;
  • 15 the achievable glare (in UGR) when using another known image projector with a 1.6x smaller image field;
  • 16 a further embodiment of the projection system according to the invention 1 ;
  • 17 Filter curves for the color wheel 16 of the blend projector 3 according to 16 ;
  • 18th the standard color chart of the blend projector 3 according to 16 ; and
  • 19 another embodiment of the image projector 2 of the projection system according to the invention.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels umfasst das erfindungsgemäße Projektionssystem 1 einen ersten Digitalprojektor 2 sowie einen ersten Zusatzprojektor 3.At the in 1 shown embodiment includes the projection system according to the invention 1 a first digital projector 2 and a first additional projector 3 ,

Der erste Digitalprojektor 2 weist als Bildgeber einen Modulator 4, der z. B. als Kippspiegelmatrix ausgebildet ist, eine Lichtquelle 5 (die z. B. weißes Licht abgibt), eine Beleuchtungsoptik 6 und eine Projektionsoptik 7 auf. Der Modulator 4 wird mit Licht der Lichtquelle 5 beleuchtet, das durch ein Farbrad 8 gelaufen ist. Das Farbrad 8 weist z. B. ein rotes, grünes und blaues Farbsegment R, G, B auf, wie in 2 schematisch gezeigt ist, und wird um seine Achse 9 gedreht, so dass der Modulator 4 zeitsequentiell mit rotem, grünem und blauem Licht beleuchtet wird. Der Modulator 4 moduliert das rote, grüne und blaue Licht zeitlich nacheinander mittels der unabhängig voneinander ansteuerbaren Kippspiegel des Modulators 4, um Farbteilbilder eines ersten Teilbildes (oder ersten Basisbildes) zu erzeugen, die mittels der Projektionsoptik 7 auf eine Projektionsfläche 10 projiziert werden und von einem Betrachter nur zusammen als ein erstes farbiges Teilbild wahrnehmbar sind. Die Modulation wird durch eine Steuereinheit 11 basierend auf zugeführten Bilddaten BD so gesteuert, dass für jedes Pixel eine gewünschte Helligkeit und Farbe erzielt werden.The first digital projector 2 has a modulator as an imager 4 , the z. B. is designed as a tilting mirror matrix, a light source 5 (which emits white light, for example), lighting optics 6 and projection optics 7 on. The modulator 4 becomes the light source with light 5 illuminated by a color wheel 8th ran. The color wheel 8th z. B. a red, green and blue color segment R . G . B on how in 2 is shown schematically, and is about its axis 9 rotated so that the modulator 4 is illuminated sequentially with red, green and blue light. The modulator 4 modulates the red, green and blue light one after the other by means of the independently controllable tilting mirror of the modulator 4 in order to generate color partial images of a first partial image (or first basic image) by means of the projection optics 7 on a projection screen 10 projected and can only be perceived by a viewer together as a first colored partial image. The modulation is done by a control unit 11 based on supplied image data BD controlled so that a desired brightness and color are achieved for each pixel.

Das normierte Spektrum der Lichtquelle 5 ist in 6 gezeigt und 7 zeigt die Transmissionskurven der Farbsegmente R, G, B des Farbrades 8. Die gemeinsame Transmissionskurve der Beleuchtungs- und Projektionsoptik 6, 7 sowie die Reflektivität des Modulators 4 sind in 8 dargestellt.The normalized spectrum of the light source 5 is in 6 shown and 7 shows the transmission curves of the color segments R . G . B of the color wheel 8th , The common transmission curve of the lighting and projection optics 6 . 7 as well as the reflectivity of the modulator 4 are in 8th shown.

Die Aufteilung der Rot-, Grün- bzw. Blau-Segment/Farbsegmente beträgt 41%, 29% bzw. 30%, so dass sich ein Farbraum und ein Weißpunkt WP ergibt, wie in 9 dargestellt ist. Für eine Umrechnung von Spektren auf Farbkoordinaten sei auf DIN EN ISO 11664-1 bzw. auf die Ausführungen in der DE-Patentanmeldung Nr. 102017115092.7 verwiesen.The division of the red, green and blue segments / color segments is 41%, 29% and 30%, respectively, so that there is a color space and a white point WP, as in 9 is shown. For a conversion of spectra to color coordinates, DIN EN ISO 11664-1 or on the statements in the DE patent application No. 102017115092.7 directed.

In der nachfolgenden Tabelle 2 sind die in 9 eingezeichneten Farborte der Primärfarben sowie von Weiß für den ersten Digitalprojektor 2 zusammengestellt, wobei die X-, Y-, Z-Koordinaten auf YWeiß = 1 normiert und zusätzlich die Farborte x, y und eine normierte Leuchtdichte L angegeben sind. Tabelle 2: Rot Grün Blau Weiß X 0,4053 0,3453 0,1873 0,9379 Y 0,2194 0,7395 0,0412 1 Z 0,0053 0,0658 0,9916 1,0628 x 0,6433 0,3001 0,1535 0,3126 y 0,3482 0,6427 0,0337 0,3333 L 0,219 0,739 0,041 1 In Table 2 below, the in 9 drawn in color locations of the primary colors as well as white for the first digital projector 2 compiled, with the X, Y, Z coordinates standardized to Y white = 1 and also the color locations x . y and a normalized luminance L are specified. Table 2: red green blue White X 0.4053 0.3453 0.1873 0.9379 Y 0.2194 0.7395 0.0412 1 Z 0.0053 0.0658 0.9916 1.0628 x 0.6433 0.3001 0.1535 0.3126 y 0.3482 0.6427 0.0337 0.3333 L 0.219 0.739 0.041 1

Der erste Zusatzprojektor 3 ist als Digitalprojektor ausgebildet, der kein Farbrad besitzt. Der restliche Aufbau entspricht dem des ersten Digitalprojektors 2, so dass der erste Zusatzprojektor 3 (der nachfolgend auch als Blend-Projektor 3 bezeichnet wird) als Bildgeber einen Modulator 12, der z. B. als Kippspiegelmatrix ausgebildet ist, eine Lichtquelle 13, eine Beleuchtungsoptik 14 und eine Projektionsoptik 15 aufweist.The first additional projector 3 is designed as a digital projector that does not have a color wheel. The rest of the structure corresponds to that of the first digital projector 2 so that the first additional projector 3 (also referred to below as a blend projector 3 is referred to as an image generator a modulator 12 , the z. B. is designed as a tilting mirror matrix, a light source 13 , lighting optics 14 and projection optics 15 having.

Der erste Zusatzprojektor 3 erzeugt ein Zusatzbild, das auf die Projektionsfläche 10 so projiziert wird, dass das erste Zusatzbild mindestens zum Teil mit dem ersten, farbigen Teilbild überlappt. Dadurch liegt das projizierte Bild des erfindungsgemäßen Projektionssystems auf der Projektionsfläche 10 vor.The first additional projector 3 creates an additional image on the screen 10 is projected so that the first additional image at least partially overlaps the first, colored partial image. As a result, the projected image of the projection system according to the invention lies on the projection surface 10 in front.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Bildgrößen bzw. Bildfelder des ersten Teilbildes B1 des ersten Digitalprojektors 2 sowie des ersten Zusatzbildes Z1 des ersten Zusatzprojektors 3 auf der Projektionsfläche 10 gleich groß und überlappen vollständig, wie in 3 schematisch gezeigt ist. Das erste Teilbild B1 füllt vollständig einen vorbestimmten Projektionsbereich P auf der Projektionsfläche 10 aus.In the exemplary embodiment described here, the image sizes or image fields of the first partial image are B1 of the first digital projector 2 and the first additional picture Z1 of the first additional projector 3 on the projection surface 10 same size and completely overlap as in 3 is shown schematically. The first drawing file B1 completely fills a predetermined projection area P on the projection surface 10 out.

Wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen noch beschrieben werden wird, kann die Größe des ersten Zusatzbildes Z1 auf der Projektionsfläche 10 kleiner sein als die Größe des ersten Teilbildes B1, wie in 4 gezeigt ist. Somit füllt das erste Teilbild B1 den vorbestimmten Projektionsbereich P auf der Projektionsfläche 10 wiederum vollständig aus. Das erste Zusatzbild Z1 liegt innerhalb des vorbestimmten Projektionsbereichs P und somit auch innerhalb des ersten Teilbildes B1. As will be described in the following exemplary embodiments, the size of the first additional image can Z1 on the projection surface 10 be smaller than the size of the first field B1 , as in 4 is shown. This fills the first drawing file B1 the predetermined projection area P on the projection surface 10 again completely out. The first additional picture Z1 lies within the predetermined projection range P and thus also within the first field B1 ,

Wenn man, wie nachfolgend in den Ausführungsbeispielen beschrieben wird, neben dem ersten Digitalprojektor 2 noch einen weiteren Digitalprojektor vorsieht, der ein zweites Teilbild B2 erzeugt und projiziert, das mit dem ersten Teilbild B1 teilweise überlappt, wie in 5 gezeigt ist, kann das erste Zusatzbild Z1, das wiederum im vorbestimmten Projektionsbereich liegt, der nun durch die beiden Teilbilder B1 und B2 gebildet bzw. ausgeführt ist, wie in 5 gezeigt ist, jedes Teilbild nur teilweise überlappen.If, as described below in the exemplary embodiments, next to the first digital projector 2 yet another digital projector provides a second field B2 generated and projected, that with the first field B1 partially overlapped, as in 5 is shown, the first additional image Z1 , which in turn lies in the predetermined projection range, which is now through the two partial images B1 and B2 is formed or executed, as in 5 is shown, each partial image only partially overlap.

Bei dem erfindungsgemäßen Projektionssystem 1 ist der mindestens eine Digitalprojektor 2 notwendig, um das gewünschte Bild zu erzeugen. Grundsätzlich kann der Zusatzprojektor 3 weggelassen werden, ohne dass z. B. weniger Bildinformationen dargestellt werden. Der erste Zusatzprojektor 3 (bzw. auch weitere Zusatzprojektoren) sind vorgesehen, um helle Bildinhalte innerhalb des vorbestimmten Projektionsbereiches P in der Darstellung erzeugen zu können. Dazu kann es sich beispielsweise bei Simulationsanwendungen um das Nachstellen von Blendungen bzw. Blendeffekten handeln.In the projection system according to the invention 1 is the at least one digital projector 2 necessary to create the desired image. Basically, the additional projector 3 be omitted without z. B. less image information is displayed. The first additional projector 3 (or also other additional projectors) are provided to ensure bright image content within the predetermined projection range P to be able to generate in the representation. For example, simulation applications can be used to simulate glare or glare effects.

Der erste Zusatzprojektor 3 kann lediglich eine „Farbe“ projizieren. Es ergibt sich (bei Normierung der erzielbaren Leuchtdichte auf die des ersten Digitalprojektors 2 gleicher Bildgröße): ( X , Y , Z ) B l e n d P r o j e k t o r = ( 3.2702,3.6637,3.8114 )  bzw .

Figure DE102018121526A1_0007
( x , y , L ) B l e n d P r o j e k t o r = ( 0.3043,0.3410,3.6637 )
Figure DE102018121526A1_0008
The first additional projector 3 can only project a “color”. It results (if the achievable luminance is standardized to that of the first digital projector 2 same image size): ( X . Y . Z ) B l e n d - P r O j e k t O r = ( 3.2702.3.6637.3.8114 ) respectively ,
Figure DE102018121526A1_0007
( x . y . L ) B l e n d - P r O j e k t O r = ( 0.3043,0.3410,3.6637 )
Figure DE102018121526A1_0008

Der erste Zusatzprojektor 3 besitzt also einen etwa 3,66-fach größeren maximalen Lichtstrom als der erste Digitalprojektor 2, der nachfolgend auch Bild-Projektor genannt wird.The first additional projector 3 has a maximum luminous flux of approximately 3.66 times that of the first digital projector 2 , which is also called image projector below.

Betrachtet man eine Blend-Situation wie eingangs beschrieben (Blendquelle von 15 cm Durchmesser in 20 m Entfernung, 2 m seitlich und 0.5 m in der Höhe versetzt), so ergibt sich analog zu den Berechnung, die beim Stand der Technik ausgeführt wurden, dass eine mittlere Grauwert von gB ≈ 1,8 für die Hintergrundleuchtdichte benötigt wird (gegenüber 0,8 nach dem Stand der Technik). Für ein 10bit-Projektionssystem ergeben sich somit 7 Modulationsstufen (0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.5 und 1.75) gegenüber 3 (0.25, 0.5 und 0.75) beim Stand der Technik.If one considers a glare situation as described at the beginning (glare source with a diameter of 15 cm at a distance of 20 m, 2 m to the side and 0.5 m in height), then analogously to the calculations carried out in the prior art, this results in a average gray value of g B ≈ 1.8 is required for the background luminance (compared to 0.8 according to the prior art). For a 10-bit projection system, there are 7 modulation levels (0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.25, 1.5 and 1.75) compared to 3 (0.25, 0.5 and 0.75) in the prior art.

Fordert man 10 Modulationsstufen (mittlerer Grauwert von mindestens 2,5), so muss das Bildfeld beim ersten Zusatzprojektor 3 lediglich um einen Faktor 1,6 verkleinert werden (gegenüber Faktor 6 beim Stand der Technik). Dies führt zu einer deutlichen Kosteneinsparung und Verringerung der Komplexität des Simulator-Systems.If you demand 10 modulation levels (average gray value of at least 2.5), the image field must be at the first additional projector 3 can only be reduced by a factor of 1.6 (compared to factor 6 in the prior art). This leads to significant cost savings and reduced complexity of the simulator system.

Im vorausgehenden Ausführungsbeispiel wurden die Betrachtungen auf Basis der erzielbaren Leuchtdichten durchgeführt. Dabei wurden die Farben, die für eine Blendung verwendet werden, nicht berücksichtigt.In the previous exemplary embodiment, the considerations were carried out on the basis of the luminances which can be achieved. The colors used for glare were not taken into account.

In diesem Ausführungsbeispiel wird nun gezeigt, dass mit Hilfe eines Blend-Projektors 2 gemäß 1 auch verschiedene Blend-Farben realisieren lassen:

  • Die vom erfindungsgemäßen Projektionssystem 1 dargestellte Farbe und Helligkeit einer Blend-Region ergibt sich aus der Summe der Farbkoordinaten (X, Y, Z)Bild-Projektor, die vom Bild-Projektor 2 erzeugt werden, und des Blend-Projektors 3 (X,Y,Z)Blend-Projektor. Im einfachsten Fall werden beide Projektoren 2, 3 bei maximaler Helligkeit betrieben: Für den Bild-Projektor 2 ist dies die Projektion von Weiß mit (X,Y,Z)Weiß = (0.9379,1,1.0628) (vgl. Tabelle 2), beim Blend-Projektor 3 wird dies über (X,Y,Z)Blend-Projektor = (3.2702, 3.6637, 3.8114) erzielt. Daraus ergeben sich Blend-Farbkoordinaten mit ( X Y Z ) B l e n d u n g = ( X Y Z ) B i l d P r o j e k t o r + ( X Y Z ) B l e n d P r o j e k t o r
    Figure DE102018121526A1_0009
    zu (X,Y,Z)Blendung = (4.2082,4.6637,4.8742) bzw. (x,y,L)Blendung = (0.3061,0.3393,4.6637). Der resultierende Farbort (x,y) liegt also zwischen dem für Weiß des Bild-Projektors 2 und dem des Blend-Projektors 3.
In this exemplary embodiment it is now shown that with the aid of a blend projector 2 according to 1 also have different blend colors realized:
  • The projection system according to the invention 1 The displayed color and brightness of a blend region results from the sum of the color coordinates (X, Y, Z) of the image projector , that of the image projector 2 generated, and the blend projector 3 (X, Y, Z) blend projector . In the simplest case, both projectors 2 . 3 operated at maximum brightness: For the image projector 2 this is the projection of white with (X, Y, Z) white = (0.9379,1,1.0628) (see Table 2), for the blend projector 3 this is achieved via (X, Y, Z) blend projector = (3.2702, 3.6637, 3.8114). This results in blend color coordinates ( X Y Z ) B l e n d u n G = ( X Y Z ) B i l d - P r O j e k t O r + ( X Y Z ) B l e n d - P r O j e k t O r
    Figure DE102018121526A1_0009
    to (X, Y, Z) glare = (4.2082,4.6637,4.8742) or (x, y, L) glare = (0.3061,0.3393,4.6637). The resulting color locus (x, y) is between that for the white of the image projector 2 and that of the blend projector 3 ,

Möchte man eine Blendung einer andere Farbe (mit einem anderen Farbort (x,y)) erzeugen, so kann dies über eine Anpassung der Farbe im Bild-Projektor 2 durchgeführt werden und ggf. über eine Änderung der Helligkeit des Blend-Projektors 3: ( X Y Z ) B l e n d u n g = ( X r X g X b Y r Y g Y b Z r Z g Z b ) ( r g b ) B i l d P r o j e k t o r + w ( X Y Z ) B l e n d P r o j e k t o r

Figure DE102018121526A1_0010
If you want to create a glare of a different color (with a different color location (x, y)), you can do this by adjusting the color in the image projector 2 be carried out and, if necessary, by changing the brightness of the blend projector 3 : ( X Y Z ) B l e n d u n G = ( X r X G X b Y r Y G Y b Z r Z G Z b ) ( r G b ) B i l d - P r O j e k t O r + w ( X Y Z ) B l e n d - P r O j e k t O r
Figure DE102018121526A1_0010

Hierbei sind r,g,b,w ∈ [0,1] und beschreiben, wieviel Licht des Rot-, Grün- und Blau-Kanals des Bild-Projektors 2 bzw. wieviel Licht des Blend-Projektors 3 verwendet wird.Here are r, g, b, w ∈ [0.1] and describe how much light from the red, green and blue channels of the image projector 2 or how much light from the blend projector 3 is used.

Aus dieser Gleichung kann zu einem vorgegebenen Farbort (x,y) die Werte r,g,b und w bestimmt werden, für die die Leuchtdichte L maximal wird: Lmax Blendung (x,y). Setzt man diese Helligkeit zur maximalen Helligkeit Lmax Bild(x,y) des Bild-Projektors 2 bei vorgegebenem Farbort (x,y) ins Verhältnis, so ergibt sich ein Helligkeitsgewinnfaktor von F ( x , y ) = L max  B l e n d u n g ( x , y ) L max  B i l d ( x , y )

Figure DE102018121526A1_0011
The values can be derived from this equation for a given color locus (x, y) r . G . b and w for which the luminance L becomes maximum: L max glare (x, y). If you set this brightness to the maximum brightness L max image (x, y) of the image projector 2 for a given color locus (x, y) in the ratio, the result is a brightness gain factor of F ( x . y ) = L Max B l e n d u n G ( x . y ) L Max B i l d ( x . y )
Figure DE102018121526A1_0011

In 10 ist dargestellt, welche Helligkeitsgewinnfaktoren sich für den vorgestellten Blend-Projektor 3 ergeben. Dabei ist der Helligkeitsgewinnfaktor in Abhängigkeit des Farbortes (x,y), für den eine Blendung erzielt werden soll, dargestellt. Der Kontur-Zug mit dem Faktor 1 entspricht dem Rand des Farbraumes, der mit dem Bild-Projektor 2 dargestellt werden kann.In 10 it is shown which brightness gain factors are for the presented blend projector 3 surrender. The brightness gain factor is shown depending on the color locus (x, y) for which glare is to be achieved. The contour train with the factor 1 corresponds to the edge of the color space that with the image projector 2 can be represented.

11 zeigt einen Ausschnitt des Farbraumes, für den die höchsten Gewinnfaktoren erzielt werden. Diese liegen im Bereich der Weißpunkte von Bild- und Blend-Projektor 2, 3. 11 shows a section of the color space for which the highest profit factors are achieved. These are in the range of the white points of the image and glare projector 2 . 3 ,

Überträgt man den Helligkeitsgewinn auf ein erfindungsgemäßes Projektionssystem 1 mit einer maximalen Leuchtdichte von 50 cd/m2 für einen Bild-Projektor 2 und simuliert einen Scheinwerfer von 15 cm Durchmesser in 20 m Entfernung, seitlich um 2 m und 0.5 m in der Höhe versetzt (analog zu den Betrachtungen aus dem Stand der Technik) bei einer Hintergrundleuchtdichte, die einer Graustufe von 2.5 entspricht (erlaubt eine Modulation von 10 Graustufen für 10bit-Projektoren), so lassen über Formel (1) die UGR-Werte für eine Blendsituation ermitteln. Es zeigt sich in 12, die die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung eines Blend-Projektors 3 in Abhängigkeit der Farborte (x,y) zeigt, dass mit einem Blend-Projektor 3 gemäß dieses Ausführungsbeispiels UGR-Werte von bis zu 19.5 erzielen lassen. Dies ist deutlich mehr, als es bei Verwendung eines weiteren Bild-Projektors 2 möglich wäre (vgl. 13, die die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung eines weiteren Bild-Projektors zur Erzeugung von Blendung in Abhängigkeit der Farborte (x,y) zeigt); hier liegt das Maximum bei UGR = 13.6.If one transfers the gain in brightness to a projection system according to the invention 1 with a maximum luminance of 50 cd / m 2 for an image projector 2 and simulates a headlight with a diameter of 15 cm at a distance of 20 m, laterally offset by 2 m and 0.5 m in height (analogous to the considerations from the prior art) with a background luminance corresponding to a gray level of 2.5 (allows a modulation of 10 gray levels for 10-bit projectors), the UGR values for a glare situation can be determined using formula (1). It shows up in 12 , which is the achievable glare (in UGR) when using a blend projector 3 depending on the color loci (x, y) shows that with a blend projector 3 according to this embodiment, UGR values of up to 19.5 let achieve. This is significantly more than when using another image projector 2 would be possible (cf. 13 , which shows the achievable glare (in UGR) when using another image projector to generate glare depending on the color locations (x, y); here the maximum is UGR = 13.6.

Reduziert man die Bildgröße des Blend-Projektors 3 zusätzlich um einen Faktor 1.6, so werden die Werte der Farbkoordinaten (X, Y,Z)Blend-Projektor ebenfalls um einen Faktor 1.6 größer. Setzt man diese Werte in Gleichung (5) ein, so können wiederum über Gleichung (6) die Helligkeitsgewinnfaktoren ermittelt werden. Weiterhin lassen sich über Formel (1) die UGR-Werte für eine Blendsituation ermitteln. Es zeigt sich in 14, dass mit einem Blend-Projektor 3 gemäß diesen Ausführungsbeispiels UGR-Werte von mehr als 22 erzielen lassen, was nach Tabelle 1 als nicht-akzeptable Blendung empfunden wird. 14 zeigt die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung eines Blend-Projektors 3 in Abhängigkeit der Farborte (x,y), wobei gegenüber 12 ein um einen Faktor 1.6 kleineres Bildfeld des Blend-Projektors 3 angenommen wurde. Für ein Projektionssystem 1, bei dem ein weiterer Bild-Projektor mit 1.6fach kleinerem Bild zur Blendung verwendet wird, lassen sich lediglich UGR-Werte bis 15.4 erzeugen; eine solche Blendung ist lediglich wahrnehmbar (vgl. Tabelle 1 bzw. 15). 15 zeigt die erzielbare Blendung (in UGR) bei Verwendung eines weiteren Bild-Projektors zur Erzeugung von Blendung in Abhängigkeit der Farborte (x,y), wobei gegenüber 13 ein um einen Faktor 1.6 kleineres Bildfeld des zusätzlichen Bild-Projektors angenommen wurde. Reduziert man die Bildgröße des Blend-Projektors 3 weiter, so lassen sich für weitere Farben Blendungen mit UGR ≥ 22 erzielen.Reduce the image size of the blend projector 3 additionally by a factor 1.6 , the values of the color coordinates (X, Y, Z) blend projector also by a factor 1.6 greater. If these values are used in equation (5), the brightness gain factors can again be determined using equation (6). The UGR values for a glare situation can also be determined using formula (1). It shows up in 14 that with a blend projector 3 according to this exemplary embodiment, UGR values of more than 22 achieve what is perceived as unacceptable glare according to Table 1. 14 shows the achievable glare (in UGR) when using a blend projector 3 depending on the color loci (x, y), whereby opposite 12 one by a factor 1.6 smaller image field of the blend projector 3 was accepted. For a projection system 1 , where another image projector with 1.6 times smaller image is used for glare, only UGR values up to 15.4 produce; such glare is only perceptible (see Table 1 or 15 ). 15 shows the achievable glare (in UGR) when using another image projector to generate glare depending on the color locations (x, y), whereby opposite 13 one by a factor 1.6 smaller image field of the additional image projector was adopted. Reduce the image size of the blend projector 3 further, glare with UGR ≥ 22 can be achieved for other colors.

Eine Erhöhung des erzielbaren Lichtstromes für einen Blend-Projektor 3 kann in einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1, die in 16 gezeigt ist, durch eine Einschränkung des darstellbaren Farbraumes erzeugt werden. In 17 sind Filterkurven für ein Farbrad 16 des Blend-Projektors 3 gezeigt, die gegenüber den Filterkurven des Bild-Projektors 2 deutlich mehr Licht transmittieren (vgl. 7). Der darstellbare Farbraum ist in 18 gezeigt, der deutlich kleiner ist als der des Bild-Projektors 2 (vgl. 9). Für das Farbrad 16 des Blend-Projektors 3 sind Rot-, Grün bzw. Blau-Segment von 32%, 40% bzw. 28% angenommen, so dass der resultierende Weißpunkt bei (x,y) = (0.3122,0.3318) liegt und dem eines Bild-Projektors 2 aus Ausführungsbeispiel gemäß 1 entspricht. Der resultierende maximale Lichtstrom L liegt jedoch um einen Faktor 1.77 höher als der eines Bild-Projektors 2. Ein Blend-Projektor 3 nach dem hier vorgestellten Ausführungsbeispiel bietet zwar einen geringeren Gewinn im maximal erzielbaren Lichtstrom; dafür kann er jedoch für Farben, die näher an den Primärfarben liegen, leichter Blendsituationen erzeugen.An increase in the luminous flux that can be achieved for a blend projector 3 can in a development of the projection system according to the invention 1 , in the 16 is shown, can be generated by restricting the color space that can be displayed. In 17 are filter curves for a color wheel 16 of the blend projector 3 shown opposite the filter curves of the image projector 2 transmit significantly more light (cf. 7 ). The color space that can be displayed is in 18th shown, which is significantly smaller than that of the image projector 2 (see. 9 ). For the color wheel 16 of the blend projector 3 red, green and blue segments of 32%, 40% and 28% are assumed, so that the resulting white point is (x, y) = (0.3122,0.3318) and that of an image projector 2 from embodiment according to 1 equivalent. However, the resulting maximum luminous flux L is by a factor 1.77 higher than that of an image projector 2 , A blend projector 3 according to the embodiment presented here offers a lower gain in the maximum achievable luminous flux; however, he can more easily create glare situations for colors that are closer to the primary colors.

In 19 ist eine mögliche Ausbildung des Bild-Projektors 2 gezeigt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente der bisher beschriebenen Bild-Projektoren 2 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Der Bild-Projektor 2 gemäß 19 unterscheidet sich von dem bisher beschriebenen Bild-Projektor 2 darin, dass er zwei optisch hintereinander geschaltete Modulatoren 4 und 17 aufweist, die über eine Linse 18 bzw. Linsenoptik 18 und einen Spiegel 19 aufeinander abgebildet werden. Eine solche Ausbildung mit zwei hintereinander geschalteten Modulatoren 4, 17 führt zu einem höheren Kontrastverhältnis, was insbesondere bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Projektionssystems 1 in Simulatoren häufig gewünscht ist.In 19 is a possible training for the image projector 2 shown, the same or similar elements of the image projectors described so far 2 with the same reference numerals and to avoid repetition reference is made to the above statements. The image projector 2 according to 19 differs from the image projector described so far 2 in that it has two optically connected modulators 4 and 17 which has a lens 18th or lens optics 18th and a mirror 19 are mapped onto each other. Such training with two modulators connected in series 4 . 17 leads to a higher contrast ratio, which is particularly the case when using the projection system according to the invention 1 is often desired in simulators.

Eine solche Ausbildung mit zwei hintereinander geschalteten Modulatoren 4, 17 ist natürlich auch für den Blend-Projektor 3 einsetzbar. In diesem Fall muss lediglich das Farbrad 8 weggelassen werden oder so ausgebildet sein, dass es einen kleineren Farbraum darstellen kann bei höherem Lichtstrom.Such training with two modulators connected in series 4 . 17 is of course also for the blend projector 3 applicable. In this case, only the color wheel 8th be omitted or designed so that it can represent a smaller color space with a higher luminous flux.

Im Übrigen wird auf die DE 10 2008 029 789 A1 sowie die DE 10 2016 100 592 A1 verwiesen, in denen detailliert der Aufbau von digitalen Projektoren mit einem oder zwei hintereinander geschalteten Modulatoren beschrieben ist. Der Inhalt dieser beiden Druckschriften wird hiermit hier aufgenommen.Incidentally, the DE 10 2008 029 789 A1 as well as the DE 10 2016 100 592 A1 referenced, in which the structure of digital projectors with one or two series-connected modulators is described in detail. The content of these two publications is hereby incorporated here.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017115092 [0055]DE 102017115092 [0055]
  • DE 102008029789 A1 [0079]DE 102008029789 A1 [0079]
  • DE 102016100592 A1 [0079]DE 102016100592 A1 [0079]

Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • DIN EN 12464-1 [0002]DIN EN 12464-1 [0002]
  • DIN EN ISO 11664-1 [0055]DIN EN ISO 11664-1 [0055]

Claims (10)

Projektionssystem mit einem oder mehreren Digitalprojektoren (2), die jeweils ein Basisbild (B1, B2) erzeugen und so auf eine Projektionsfläche (10) projizieren, dass das bzw. die Basisbilder (B1, B2) einen vorbestimmte Projektionsbereich (P) auf der Projektionsfläche (10) ausfüllt bzw. ausfüllen, und einem ersten Zusatzprojektor (3), der ein erstes Zusatzbild (Z1) erzeugt und so auf die Projektionsfläche (10) projiziert, dass es im Projektionsbereich (P) liegt, wobei der vom ersten Zusatzprojektor (3) bereitgestellte maximale Lichtstrom größer ist als der von jedem Digitalprojektor (2) bereitgestellte maximale Lichtstrom, um dadurch mindestens einen hellen Bildinhalt im Projektionsbereich (P) darzustellen.Projection system with one or more digital projectors (2), each of which generates a base image (B1, B2) and projects onto a projection surface (10) in such a way that the base image (s, B1, B2) has a predetermined projection area (P) on the projection surface (10) fills or fill, and a first additional projector (3), which generates a first additional image (Z1) and projects onto the projection surface (10) such that it lies in the projection area (P), the one from the first additional projector (3 ) provided maximum luminous flux is greater than the maximum luminous flux provided by each digital projector (2) in order to thereby display at least one bright image content in the projection area (P). Projektionssystem nach Anspruch 1, bei dem der bzw. die Digitalprojektoren (2) ihr Basisbild jeweils so projizieren, dass es eine vorbestimmte Größe aufweist, und der erste Zusatzprojektor (3) das erste Zusatzbild so projiziert, dass es eine vorbestimmte Größe aufweist, wobei die vorbestimmte Größe des ersten Zusatzbildes kleiner ist als die vorbestimmte Größe von mindestens einem der projizierten Basisbilder.Projection system according to Claim 1 , in which the digital projector (s) each project their base image so that it has a predetermined size, and the first additional projector (3) projects the first additional image so that it has a predetermined size, the predetermined size of the first Additional image is smaller than the predetermined size of at least one of the projected basic images. Projektionssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem mindestens ein Digitalprojektor (2) so ausgebildet ist, dass er das Basisbild (B1, B2) mehrfarbig erzeugt und projiziert, der erste Zusatzprojektor (3) so ausgebildet ist, dass er das erste Zusatzbild (Z1) mehrfarbig erzeugt und projiziert, wobei der Farbraum des ersten Zusatzprojektors (3) kleiner ist als der Farbraum des mindestens einen Digitalprojektor (2), der das Basisbild mehrfarbig erzeugt und projiziert.Projection system according to Claim 1 or 2 , in which at least one digital projector (2) is designed such that it generates and projects the basic image (B1, B2) in multiple colors, the first additional projector (3) is configured in such a way that it generates and projects the first additional image (Z1) in multiple colors, wherein the color space of the first additional projector (3) is smaller than the color space of the at least one digital projector (2), which generates and projects the basic image in multiple colors. Projektionssystem nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mindestens ein Digitalprojektor (2) einen flächigen Modulator (4) mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln aufweist und der erste Zusatzprojektor (3) einen flächigen Modulator (12) mit einer Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Pixeln aufweist.Projection system according to one of the above claims, in which at least one digital projector (2) has a planar modulator (4) with a plurality of independently controllable pixels and the first additional projector (3) has a planar modulator (12) with a plurality of independently controllable pixels Has pixels. Projektionssystem nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mindestens ein Digitalprojektor (2) eine eigene Lichtquelle (5) und der erste Zusatzprojektor (3) eine eigene Lichtquelle (13) aufweist.Projection system according to one of the above claims, in which at least one digital projector (2) has its own light source (5) and the first additional projector (3) has its own light source (13). Projektionssystem nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mindesten zwei Digitalprojektoren vorgesehen sind, die die Basisbilder so erzeugen und projizieren, dass sie nur teilweise überlappen.Projection system according to one of the above claims, in which at least two digital projectors are provided which generate and project the basic images in such a way that they only partially overlap. Projektionssystem nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der erste Zusatzprojektor (3) eine Dimmeinrichtung aufweist, mit der die Helligkeit des ersten Zusatzprojektors (3) dimmbar ist.Projection system according to one of the above claims, in which the first additional projector (3) has a dimming device with which the brightness of the first additional projector (3) can be dimmed. Projektionssystem nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mindestens ein weiterer Zusatzprojektor vorgesehen ist, der ein weiteres Zusatzbild erzeugt und so auf die Projektionsfläche (10) projiziert, dass es im Projektionsbereich (P) liegt, wobei der vom weiteren Zusatzprojektor (3) bereitgestellte maximale Lichtstrom größer ist als der von jedem Digitalprojektor (2) bereitgestellte maximale Lichtstrom, um dadurch mindestens einen hellen Bildinhalt im Projektionsbereich darzustellen.Projection system according to one of the above claims, in which at least one additional additional projector is provided which generates a further additional image and projects it onto the projection surface (10) such that it lies in the projection area (P), the maximum provided by the additional additional projector (3) Luminous flux is greater than the maximum luminous flux provided by each digital projector (2) in order to thereby display at least one bright image content in the projection area. Projektionssystem nach einem der obigen Ansprüche, bei dem eine Steuereinheit (11) zur Steuerung der Projektoren (2, 3) basierend auf zugeführten Bilddaten (BD) vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit (11) die Projektoren (2, 3) so ansteuert, dass die vorgegebene Farbe des hellen Bildinhaltes erst durch die Überlagerung des bzw. der Basisbilder und des bzw. der Zusatzbilder erzielt wird.Projection system according to one of the above claims, in which a control unit (11) is provided for controlling the projectors (2, 3) based on supplied image data (BD), the control unit (11) controlling the projectors (2, 3) in such a way that the predetermined color of the bright image content is only achieved by superimposing the base image or images and the additional image or images. Verfahren zum Projizieren, bei dem mit einem oder mehreren Digitalprojektoren (2) jeweils ein Basisbild (B1, B2) erzeugt und so auf eine Projektionsfläche (10) projizieren wird bzw. werden, dass das bzw. die Basisbilder (B1, B2) einen vorbestimmte Projektionsbereich (P) auf der Projektionsfläche (10) ausfüllt bzw. ausfüllen, und mit einem ersten Zusatzprojektor (3) ein erstes Zusatzbild (Z1) erzeugt und so auf die Projektionsfläche (10) projiziert wird, dass es im Projektionsbereich (P) liegt, wobei der vom ersten Zusatzprojektor (3) bereitgestellte maximale Lichtstrom größer ist als der von jedem Digitalprojektor (2) bereitgestellte maximale Lichtstrom, um dadurch mindestens einen hellen Bildinhalt im Projektionsbereich (P) darzustellen.Projection method in which with one or more digital projectors (2) each generates a base image (B1, B2) and will project onto a projection surface (10) such that the base image (s, B1, B2) has a predetermined projection area (P) on the Fills or fill projection area (10), and a first additional image (Z1) is generated with a first additional projector (3) and is projected onto the projection surface (10) in such a way that it lies in the projection area (P), the maximum luminous flux provided by the first additional projector (3) being greater than the maximum luminous flux provided by each digital projector (2), in order thereby to display at least one bright image content in the projection area (P).
DE102018121526.6A 2018-09-04 2018-09-04 Projection system for projecting an image Pending DE102018121526A1 (en)

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