DE102021211052A1

DE102021211052A1 - Einstellbare projektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021211052A1
Application number: DE102021211052.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Wippermann; Jacques Duparré; Andreas Tünnermann
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30
Also published as: WO2023052495A1

Abstract

Eine Projektionsvorrichtung zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche umfasst eine einstellbare Projektionsoptik, die ausgebildet ist, um die Bildsequenz auf die Projektionsfläche abzubilden. Die Projektionsvorrichtung ist ausgebildet, um unterschiedliche Bilder der Bildsequenz in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche der Projektionsfläche zu projizieren. Die Projektionsvorrichtung ist ausgebildet, um einen Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik für jedes der Mehrzahl von Bildern der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich zugeordnete Schärfentiefenbereichslage zu steuern, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf voneinander verschiedene Flächenbereiche der Projektionsfläche voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs einzustellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Projektionsvorrichtung, insbesondere zum durchgängig scharfen Projizieren auf unebene, schräge und/oder geneigte Oberflächen, auf ein Projektionssystem mit einer solchen Projektionsvorrichtung sowie auf Verfahren zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche bzw. zum Herstellen einer einstellbaren Projektionsvorrichtung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen Projektor mit adaptiver Linse und synchron gesteuertem Projektionsinhalt für den Ausgleich der Projektionsunschärfe bei unebener und/oder schräger Projektionsebene.
Der bildseitige Schärfentiefenbereich (engl.: depth of field) einer Projektionsoptik ist begrenzt und wird von Brennweite, der f-Zahl, also dem Öffnungsverhältnis, und der Pixelgröße bzw. dem Unschärfekreis bestimmt. Daraus ergibt sich, dass nicht für alle Abstände zur Projektionsoptik eine scharfe Projektion gleichzeitig erzielt werden kann. Bei einer in Relation zur optischen Achse unebenen oder schrägen und nicht orthogonalen Projektionsebene für die Bilddarstellung kann somit nur über einen begrenzten Bereich ein scharfes Bild projiziert werden, sofern nicht eine sogenannte Scheimpflug-Anordnung genutzt wird, was jedoch aufwändig ist, insbesondere im Hinblick auf sich verändernde Projektionsebenen.
Wünschenswert wären eine Projektionsvorrichtung, ein Projektionssystem, ein Verfahren zum Projizieren von Bildinhalten sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Projektionsvorrichtung, um auch bei gegenüber der Projektionsoptik geneigten und/oder unebenen Projektionsflächen großflächig scharfe Abbildungen zu erreichen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Projektionsvorrichtung, ein Projektionssystem, ein Verfahren zum Projizieren von Bildinhalten sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Projektionsvorrichtung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik überwinden und eine großflächige Darstellung von Bildinhalten auch bei gegenüber der Projektionsoptik geneigten und/oder unebenen Projektionsflächen ermöglichen.
Ein Kerngedanken der vorliegenden Erfindung besteht darin, für die Darstellung eines Gesamtbildes unterschiedliche Schärfetiefenbereiche einer veränderbaren Projektionsoptik zu nutzen, so dass unterschiedliche Teile eines Gesamtbildes bzw. unterschiedliche Bilder einer Bildsequenz mit unterschiedlichen Schärfetiefenbereichen der Projektionsoptik in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche der Projektionsfläche projizierbar sind und jedes der Einzelbilder dabei scharf gestellt ist, so dass insgesamt die Bildsequenz unter Verwendung mehrerer Einstellungen der Projektionsoptiken projiziert wird und insgesamt scharf dargestellt ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst eine einstellbare Projektionsvorrichtung zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche eine einstellbare Projektionsoptik, die ausgebildet ist, um die Bildsequenz auf die Projektionsfläche abzubilden. Die Projektionsvorrichtung ist ausgebildet, um Bildinhalte der Bildsequenz in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche der Projektionsfläche zu projizieren. Die Projektionsvorrichtung ist dabei ausgebildet, um einen Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik für jedes der Mehrzahl von Bildern der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich zugeordnete Schärfentiefenbereichslage zu steuern, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf voneinander verschiedene Flächenbereiche der Projektionsfläche voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs einzustellen. Dadurch wird erreicht, dass die Optik an die Lage der unterschiedlichen Flächenbereiche angepasst wird und somit in jedem der Flächenbereiche eine scharfe bzw. gewünschte Abbildung erfolgt, was die oben beschriebenen Nachteile vermeidet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein erster Flächenbereich und ein zweiter Flächenbereich voneinander verschiedene Abstände zur Projektionsvorrichtung auf, beispielsweise indem die Projektionsvorrichtung stufenförmig oder uneben gebildet ist oder gegenüber einer Bildquelle bzw. der Projektionsoptik geneigt ist. Die verschiedenen Lagen des Schärfetiefenbereichs sind an die verschiedenen Abstände angepasst, um ein jeweiliges Bild des Bildinhaltes in den jeweiligen Flächenbereich mit einer optimierten Bildschärfe zu projizieren. Dadurch wird erreicht, dass die Bildsequenz in den unterschiedlichen Flächenbereichen mit den unterschiedlichen Abständen dennoch insgesamt scharf abgebildet wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um die Bildsequenz so auszugeben, dass die Mehrzahl von Bildern von einem menschlichen Betrachter kombinatorisch als Gesamtbild wahrgenommen werden, etwa durch entsprechend geringe Umschaltzeiten bzw. rasche Bildfolgen, die vom menschlichen Augen und dem menschlichen Gehirn zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden. Dadurch, dass ein aufgrund der kombinatorischen Wahrnehmung von Teilbildern insgesamt als großes Bild wahrgenommener Bildinhalt durch Teilprojektion vermittels mehrerer Teilbilder, die jedes für sich genommen scharf gestellt sind, als insgesamt scharf eingestelltes bzw. projiziertes Bild wahrgenommen werden, wird eine hochqualitative Projektion mit einfachen Aufbauten ermöglicht. Ausführungsbeispiele sehen hierzu vor, die Bildsequenz innerhalb eines Zeitraums von höchstens 50 ms, höchstens 45 ms oder besonders bevorzugt höchstens 40 ms vollständig zu projizieren, wobei geringere Zeiten den Wahrnehmungseffekt verbessern. Die Projektionsoptik ist demgemäß ausgebildet, um innerhalb dieses Zeitraum die erforderliche Anzahl von unterschiedlichen Einstellungen im Hinblick auf den Schärfetiefenbereich auszuführen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf die voneinander verschiedenen Flächenbereiche der Projektionsfläche die voneinander verschiedenen Lagen des Schärfebereichs durch Einstellen eines Fokus der Projektionsoptik einzustellen. Unter Verweis auf die eingangs beschriebene Abhängigkeit des Schärfetiefenbereichs kann somit beispielsweise die Brennweite variiert werden, was einfach und mit geringen Umschaltzeiten möglich ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsoptik so ausgestaltet, dass sie eine adaptive Linse umfasst, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Ansteuerung der Projektionsvorrichtung eine Brennweite der Projektionsoptik zu verändern, um die Bilder der Bildsequenz mit voneinander verschiedenen Brennweiten auf die voneinander verschiedenen Flächenbereiche zu projizieren. Durch Anpassen der Brennweite einer adaptiven Linse kann der Umfang mechanischer Bewegung oder mechanisch beweglicher Komponenten gering gehalten werden, was vorteilhaft ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist deshalb die adaptive Linse zum Einstellen der Brennweite bezüglich einer zur Erzeugung der Bildsequenz eingerichteten Bildquelle der Projektionsvorrichtung ortsfest angeordnet, was eine präzise Montage der Vorrichtung ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsoptik bzw. die adaptive Linse zumindest eines aus einer Flüssigkeitslinse, einer Flüssigkristalllinse, einer verstimmbaren Silikonlinse und einer verstimmbaren Polymerlinse. In der Projektionsoptik können mehrere gleiche oder voneinander verschiedene Optiken zusammengefasst werden und damit auch die Funktionsprinzipien unterschiedlicher adaptiver Linsen kombiniert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um einen Bildinhalt des Bildinhaltes der Bildsequenz in Abhängigkeit des für das Bild einzustellenden Schärfetiefenbereichs vorzuverzerren, um eine für unterschiedliche Schärfentiefenbereiche unterschiedliche Verzerrung der Projektionsoptik zumindest teilweise auszugleichen, insbesondere vorab auszugleichen. Dies ermöglicht eine hohe Bildqualität des dargestellten Bildes, indem weitere Optikfehler ausgeglichen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsoptik ausgebildet, um ein übereinstimmendes Bild des Bildinhaltes in unterschiedlich eingestellten Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich zu verfälschen, das bedeutet, die von der Projektionsoptik verursachte Verfälschung ist abhängig von der eingestellten Lage des Schärfetiefenbereichs. Die Projektionsvorrichtung kann einen Datenspeicher mit Korrekturwerten zur Korrektur der projizierten Bilder, die für Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich sind, aufweisen und ist ausgebildet, um die Bilder der Bildsequenz für unterschiedliche Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich unter Verwendung der Korrekturwerde zu verändern. Anders ausgedrückt können für jeweils unterschiedliche Einstellungen für die Lage des Schärfentiefenbereichs zugeordnete und unterschiedliche Korrekturwerte hinterlegt sein und in Abhängigkeit der gewählten Einstellung genutzt werden, um die Bilder der Bildsequenz vorzuverzerren, was ein fehlerarmes Bild auf der Projektionsfläche ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um zusammen mit dem Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik einen Projektionsmaßstab der Projektionsoptik zu verändern, und um einen Maßstab des Bildinhalts der Bildsequenz in Abhängigkeit des für das Bild einzustellenden Schärfetiefenbereichs zu verändern, um einen über die Bildsequenz variierenden Maßstab der projizierten Bilder zumindest teilweise auszugleichen. Die auszugleichenden unterschiedlichen Maßstäbe können beispielsweise durch unterschiedliche Einstellungen der Projektionsoptik zumindest mitverursacht werden und über die Vorab-Anpassung ausgeglichen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um unterschiedliche Bilder des Bildinhaltes, etwa ebenfalls als eine Bildsequenz, mit einer unterschiedlichen Trapezvorverzerrung zu beaufschlagen, wobei die unterschiedlichen Trapezvorverzerrungen an eine gegenüber der Projektionsoptik geneigte Projektionsfläche angepasst sind. Hierdurch kann dem Effekt entgegengewirkt werden, dass womöglich eine Trapezverzerrung sich in unterschiedlichen Bereichen der geneigten Projektionsfläche unterschiedlich auswirkt bzw. in unterschiedlichem Umfang oder Ausmaß zutage tritt. Dies kann in unterschiedlichen Bildern, gegebenenfalls in jedem Bild individuell, berücksichtigt und zumindest in Teilen ausgeglichen werden, um eine hohe Bildqualität des dargestellten Bildes zu erhalten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Projektionsvorrichtung eine Umlenkeinrichtung auf, die zwischen einer Bildquelle der Projektionsvorrichtung und einem Ort der Projektionsfläche angeordnet ist, und die ausgebildet ist, um ein von der Bildquelle ausgesendetes Licht umzulenken. Die Projektionsvorrichtung kann ausgebildet sein, um die Umlenkeinrichtung synchron mit der Projektionsoptik zu steuern, um eine Umlenkrichtung an den Flächenbereich des Bildes der Bildsequenz anzupassen, um die voneinander verschiedenen Bilder in die voneinander verschiedenen Flächenbereiche umzulenken. So kann eine beispielsweise ortsunveränderliche Bildquelle genutzt werden, um vermittels der Umlenkeinrichtung das jeweils dargestellte Bild in die unterschiedlichen Flächenbereiche zu lenken, womit ein Gesamtaufwand an beweglichen Elementen gering gehalten werden kann und dennoch die Verteilung der Bildsequenz in die unterschiedlichen Flächenbereiche bewirkt werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Umlenkeinrichtung ausgebildet, um die Umlenkrichtung bezüglich lediglich einer räumlichen Dimension bzw. Richtung zu verändern. Dies kann beispielsweise durch eine Verkippung um eine einzige Achse und/oder durch translatorische Bewegung entlang einer einzigen Richtung erfolgen. Dadurch kann ein geringer mechanischer Komplexitätsgrat erreicht werden, insbesondere, wenn die Flächenbereiche entlang einer einzigen Richtung angeordnet sind und beispielsweise ein einzeiliges oder eindimensionales Array bilden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Umlenkeinrichtung zumindest eines aus einem bezüglich seiner Orientierung steuerbaren Spiegel und einem veränderlichen Prisma, wobei auch Mikrolinsenarrays möglich sind. Diese Komponenten können in hohen Stückzahlen und kostengünstig bereitgestellt werden und sind mechanisch robust.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Projektionsvorrichtung eine Bildquelle, die ausgebildet ist, um den Bildinhalt darzustellen, wobei die Projektionsoptik ausgebildet ist, um die dargestellte Bildsequenz basierend auf dem Bildinhalt zu projizieren. Die Integration einer Bildquelle in die Projektionsvorrichtung ermöglicht ein hohes Maß an Abstimmbarkeit der Komponenten untereinander.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst die Bildquelle zumindest eines aus einem LCOS (Liquid Cristal on Silicon, Flüssigkristalle auf einem Siliziumsubstrat)-Display, einem DMD (Digital Mirror Display)-Display, einem Flüssigkristall-Display, einem lichtemittierenden Dioden-Display (LED) und einem organische-lichtemittierende Dioden-Display (OLED).
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um den Bildinhalt bzw. einen Inhalt der Bilder der Bildsequenz zu erzeugen oder aus einem Speicher zu erhalten und mit einer zusätzlichen Bildinformation zu überlagern, um zumindest ein überlagertes Bild oder mehrere überlagerte Bilder der Bildsequenz zu erhalten. Hierdurch können dynamische Bildinhalte erzeugt werden, was Vorteile bezüglich eines Informationsgehalts und/oder einer Wahrnehmung der Bildsequenz bietet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Projektionsvorrichtung eine Datenschnittstelle auf, die ausgebildet ist, um eine dynamische Information zu erhalten, und um den Bildinhalt oder die Bilder der Bildsequenz basierend auf der dynamischen Information zu erzeugen. Eine dynamische Information kann im Hinblick auf eine Aktualität oder Veränderlichkeit dynamisch sein, beispielsweise eine Uhrzeit, Nachrichten aus dem Internet, aktuelle Wetterinformationen oder dergleichen, die dann zumindest einen Teil der Bildsequenz bilden können, um einen Informationsgehalt der Bildinformation zu steigern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Projektionssystem eine Projektionsvorrichtung und eine Projektionsfläche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsfläche gegenüber der Projektionsoptik um zumindest 10° geneigt. Insbesondere kann dabei eine Ausrichtung der Projektionsoptik gegenüber der Bildquelle ungeneigt sein, was kleine Projektionssysteme ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich ein Abstand von Flächenschwerpunkten unterschiedlicher Flächenbereiche, auf denen die jeweiligen Bilder projiziert werden, gegenüber der Projektionsoptik, beispielsweise, um zumindest 10 cm, zumindest 20 cm oder zumindest 30 cm.
Für derartige Abstandsänderungen kann durch die Anpassung des Schärfetiefenbereichs bezüglich seiner Lage im Raum ein hohes Maß an Bildqualität erhalten werden, indem die Anpassung ausgeführt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsfläche in ihrer Ausdehnung als Summe der genutzten Flächenbereiche entlang einer bildseitigen optischen Achse der Projektion größer als der Schärfetiefenbereich für eine Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik. Das bedeutet, bei einer unveränderlich Einstellung der Projektionsoptik ist eine scharfe Darstellung eines unvorverzerrten Bildinhalts über die gesamte Projektionsfläche nicht möglich. Durch die Anpassung der Projektionsoptik wird dieses Hindernis jedoch überwunden, so dass die Bildsequenz scharf abbildbar ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Fahrzeug ein hierin beschriebenes Projektionssystem, wobei die Projektionsfläche eine Bodenfläche ist, auf der das Fahrzeug positioniert ist, beispielsweise eine Straße oder ein Parkplatz. Ein derartiges Projektionssystem kann beispielsweise im Bereiche der Außenspiegel oder der Schweller angebracht sein, um einen Bereich vor der Fahrertür oder Beifahrertür zu beleuchten, wobei alternativ oder zusätzlich beliebige andere Anordnungen und/oder Systeme möglich sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche ein Abbilden eines ersten Bildes der Bildsequenz auf einen ersten Flächenbereich des Projektionsfläche und mit einer dem ersten Flächenbereich zugeordneten ersten Einstellung einer Schärfentiefenbereichslage einer einstellbaren Projektionsoptik. Das Verfahren umfasst ferner ein Ändern der Einstellung der Schärfentiefenbereichslage der einstellbaren Projektionsoptik in einer zweiten Einstellung, die einem räumlich unterschiedlichen zweiten Flächenbereich der Projektionsoptik zugeordnet ist. Ferner umfasst das Verfahren ein Abbilden eines zweiten Bildes der Bildsequenz auf den zweiten Flächenbereich mit der zweiten Einstellung der Schärfentiefenbereichslage der einstellbaren Projektionsoptik.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Verfahren zum Herstellen einer einstellbaren Projektionsvorrichtung zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche ein Bereitstellen einer einstellbaren Projektionsoptik, ein Anordnen einer Bildquelle zum Bereitstellen eines Bildinhaltes der Bildsequenz, so dass die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, unterschiedliche Bilder der Bildsequenz mit angepasster Bildschärfe der Projektionsoptik in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche der Projektionsfläche zu projizieren. Das Verfahren wird so ausgeführt, dass die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um einen Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik für jedes der Mehrzahl von Bildern der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich zugeordnete Schärfentiefenbereichslage zu steuern, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf voneinander verschiedene Flächenbereiche der Projektionsfläche voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs einzustellen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind der Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
Besonders bevorzugt Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

1 ein schematisches Blockschaltbild einer einstellbaren Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2a-b schematische Seitenschnittansichten einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in unterschiedlichen Einstellungen eines Linsenabstands zu einer Bildquelle;
3a-b schematische Seitenschnittansichten einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, die eine adaptive Linse aufweist in unterschiedlichen Einstellungen;
3c-e schematische Draufsichten auf mögliche Projektionen, die mit Projektionsvorrichtungen gemäß 2a-b und/oder 3a-b erhalten werden können;
4a-b schematische Seitenschnittansichten einer Projektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zu unterschiedlichen Zeitpunkten und unterschiedliche Bildinhalte darstellend;
4c-e schematische Draufsichten auf mögliche Projektionen, die mit der Projektionsvorrichtung gemäß 4a-b erhalten werden können;
5a-b beispielhafte schematische Darstellung eines Teils eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel und mit einer Projektion statischer und dynamischer Bildinhalte;
6a-b schematische Seitenschnittansichten einer Projektionsvorrichtung mit einem Aktuator zum Ändern einer relativen Orientierung der Bildquelle bezüglich der einstellbaren Projektionsoptik und in unterschiedlichen Einstellungen gemäß einem Ausführungsbeispiel
7a-b schematische Seitenschnittansichten einer Projektionsvorrichtung mit einer Umlenkeinrichtung zwischen der Bildquelle und der Projektionsfläche und in unterschiedlichen Einstellungen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
8 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens zum Projizieren von Bildinhalten gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
9 ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit einer Vielzahl von Details beschrieben. Ausführungsbeispiele können jedoch auch ohne diese detaillierten Merkmale implementiert werden. Des Weiteren werden Ausführungsbeispiele der Verständlichkeit wegen unter Verwendung von Blockschaltbildern als Ersatz einer Detaildarstellung beschrieben. Ferner können Details und/oder Merkmale einzelner Ausführungsbeispiele ohne Weiteres mit einander kombiniert werden, solange es nicht explizit gegenteilig beschrieben ist.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer einstellbaren Projektionsvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Projektionsvorrichtung 10 ist zum Projizieren einer Bildsequenz eingerichtet. Die Bildsequenz umfasst zumindest zwei projizierte Bilder 12'₁ und 12'₂ an einer Projektionsfläche 14. Ein projizierter Bildinhalt kann ein dabei ein einziges Bild aufweisen, das vermittels unterschiedlicher Einstellungen einer einstellbaren Projektionsoptik 18 zu unterschiedlichen projizierten Bildern 12'₁ und 12₂ und ggf. weiteren Bildern führt. Alternativ kann sich der Bildinhalt für unterschiedliche projizierte Bilder 12'₁ und 12'₂ auch ändern, so dass den Projektionen ein veränderter Bildinhalt zugrunde liegen kann.
Ein übereinstimmender Bildinhalt kann dabei als ein einziges, ggf. unverändertes Bild des Bildinhalts verstanden werden. Alternativ können auch zwei übereinstimmende Bilder an einer Bildquelle dargestellt werden. Dabei beschreiben die Bilder 12₁ und 12₂ beispielsweise die von einer optionalen Bildquelle 16 bereitgestellten Bilder, welche von der einstellbaren Projektionsoptik 18 auf unterschiedliche Flächenbereiche 14a und 14b als abgebildete Bilder 12'₁ und 12'₂ projiziert werden. Das bedeutet, das Bild 12'₁ ist das projizierte Bild 12₁ und das Bild 12'₂ ist das projizierte Bild 12₂ der Bildsequenz. Die projizierten Bilder 12'₁ und 12'₂ können auch als Projektionen der jeweiligen Bilder bezeichnet werden.
Obwohl die Bildsequenz als lediglich umfassend zwei Bilder 12₁ und 12₂ bzw. 12'₁ und 12'₂ beschrieben ist, kann die Bildsequenz auch eine höhere Anzahl von Bildern umfassen, beispielsweise zumindest drei, zumindest vier, zumindest fünf, zumindest zehn oder mehr. Obwohl die Projektionsfläche als Ebene dargestellt ist, kann diese auch uneben sein und/oder Unstetigkeiten aufweisen.
Obwohl die Bildbereiche 14a und 14b nebeneinander angeordnet gezeichnet sind, können diese auch - je nach Topologie der Projektionsfläche - ineinander liegende Bereiche (Inseln) aufweisen, die vom anderen Bildbereich teilweise oder auch vollständig umgeben sind.
Die einstellbare Projektionsoptik 18 ist ausgebildet, um die Bildsequenz auf die Projektionsfläche 14 abzubilden. Für unterschiedliche Bilder 12'₁ und 12'₂ der Bildsequenz ist die Projektionsvorrichtung 10 ausgebildet, um diese in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche 14a und 14b der Projektionsfläche 14 zu projizieren. Die Flächenbereiche 14a und 14b können dabei disjunkt zueinander sein und sich mit einer Lücke oder lückenlos nebeneinander fügen, was auch einen zusätzlich zur Projektion eines weiteren Bildes genutzten Flächenbereichs zwischen den Flächenbereichen 14a und 14b nicht ausschließt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Flächenbereiche 14a und 14b auch miteinander überlappen, wobei der Überlapp bevorzugt lediglich teilweise ist. Dies kann dazu führen, dass bei einer um einen Winkel α geneigten Projektionsfläche 14, wobei sich der Winkel α beispielsweise auf eine Referenzlage der einstellbaren Projektionsoptik 18 gegenüber der einstellbaren Projektionsoptik 18 bezieht, unterschiedliche Abstände der Flächenbereiche 14a und 14b zur Projektionsoptik 18 erreicht werden, anders ausgedrückt, dass manche Teilbereiche 14a oder 14b außerhalb eines jeweiligen Schärfetiefenbereichs der einstellbaren Projektionsoptik 18 liegen können, was ausgehend von einer Referenzlage oder Referenzeinstellung zur Erschwerung oder gar Unmöglichkeit führt, sämtliche Flächenbereiche 14a und 14b der Projektionsfläche 14 mit scharfen Projektionen zu beaufschlagen.
Die Projektionsvorrichtung 10 ist ausgebildet, um einen Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik 18 für jedes der Mehrzahl von Bildern der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich 14a bzw. 14b zugeordnete Schärfentiefenbereichslage zu steuern, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf voneinander verschiedene Flächenbereiche 14a oder 14b der Projektionsfläche 14 voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs einzustellen.
Dadurch kann erreicht werden, dass jedes der Bilder für sich genommen scharf gestellt wird, so dass jedes der Teilbilder 12'₁ und 12'₂ scharf ist und somit auch ein sich ergebendes Gesamtbild scharf gestellt sein kann.
Die Flächenbereiche 14a und 14b können voneinander verschiedene Abstände zur Projektionsvorrichtung aufweisen. Diese Abstände können daraus resultieren, dass aufgrund der Eigenschaften der Projektionsoptik bzw. der Lage der Schärfentiefenbereiche 22₁ oder 22₂ eine scharfe Abbildung möglich ist. Aufgrund einer Kenntnis des Winkels α oder der Beschaffenheit der Projektionsfläche 14 kann insofern eine Abschätzung getroffen werden, für welches Bild welche Schärfentiefe einzustellen ist.
Dadurch können die verschiedenen Lagen des Schärfetiefenbereichs 22₁ und 22₂ an die verschiedenen Abstände angepasst sein oder andersherum.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder 12₁ und 12₂ auf die voneinander verschiedenen Flächenbereiche 14a und 14b der Projektionsfläche die voneinander verschiedenen Lagen 22₁ und 22₂ des Schärfetiefenbereichs durch Einstellen eines Fokus des Projektionsoptik einzustellen.
Die Projektionsvorrichtung kann gemäß Ausführungsbeispielen die Bildquelle aufweisen, kann jedoch auch in Abwesenheit hiervon ausgestaltet sein. Die Bildquelle 16 kann ausgebildet sein, um die Bildsequenz darzustellen, wobei die Projektionsoptik 18 ausgebildet ist, um die dargestellte Bildsequenz zu projizieren. Die Bildquelle 16 kann zumindest eines aus einem LCOS-Display, einem DMD-Display, einem Flüssigkristall-Display, einem lichtemittierenden Dioden-Display und einem organische-lichtemittierende Dioden-Display umfassen.
2a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Projektionsvorrichtung 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel, deren Projektion auf eine die Projektionsfläche 14 geworfen werden kann. Beispielsweise kann die einstellbare Projektionsoptik zur Projektion des Bildes 12₁ mit einem Abstand 24, zur Bildquelle 16 angeordnet sein, um das projizierte Bild 12'₁ in einen Schärfetiefenbereich 22₁ scharf abzubilden.
2b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht der Projektionsvorrichtung 20, bei dem zur Projektion des Bildes 12₂ zur scharfen Abbildung in den Schärfetiefenbereich 22₂ eine Position P₁ der einstellbaren Projektionsoptik 18 aus 2a hin zu einer Position P₂ verändert ist. Für einen näher an der Projektionsvorrichtung 20 liegenden Schärfentiefenbereich 22₂ kann der Abstand 24₁ hin zu einem Abstand 24₂ vergrößert werden, um die Position P₂ zu erhalten. Soll das Bild beispielsweise in einem gegenüber der 2a weiter entfernt liegenden Schärfetiefenbereich 22₃ projiziert werden, kann der Abstand 24₁ auch verringert werden. Eine Bewegung der einstellbaren Projektionsoptik 18 kann besonders bevorzugt durch schnell agierende und ansteuerbare Aktuatoren bewirkt werden, beispielsweise durch Tauchspulenantriebe oder piezoelektrische Antriebe. Durch Veränderung der Position kann beispielsweise der Fokus der Projektionsoptik angepasst werden.
Die Bilder 12₁ und 12₂ sind beispielhaft so dargestellt, dass sie an einer übereinstimmenden Bildposition 28 der Bildquelle 16 dargestellt werden, etwa ein übereinstimmender Bereich auf einem Display oder dergleichen. Eine unterschiedliche Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik 18, etwa bezüglich der Position P₁/P₂ oder einer Brennweite kann auch bei einem derart unveränderten Ort auf der Bildquelle 16 zu unterschiedlichen Verzerrungen der abgebildeten Bildet 12'₁ und 12'₂ führen
Ein Bildinhalt des Bildes 12₂ kann verglichen mit dem Bildinhalt des Bildes 12₁ identisch sein. Ausführungsbeispiele schließen nicht aus, dass die Bildquelle 16 unverändert das Bild 12₁ darstellt und währenddessen die Einstellung des Abstandes bzw. Fokus ändert.
In anderen Worten kann durch Nutzung eines Fokussierungsmechanismus die Lage des Schärfebereichs entlang des Projektionsrichtung 26 geändert werden. Bei der schrägen, d.h., gegenüber der Projektionsvorrichtung geneigten Projektionsebene 14 bedeutet dies, dass jeweils andere Bereiche des projizierten Gesamtbildes und mithin anderer Einzelbilder scharf abgebildet werden.
3a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Projektionsvorrichtung 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel, deren Projektion auf eine die Projektionsfläche 14 geworfen werden kann. Gegenüber der Projektionsvorrichtung 20 ist die einstellbare Projektionsoptik 18 beispielsweise als adaptive Linse gebildet oder umfasst zumindest eine adaptive Linse.
Insbesondere vorteilhaft sind hierin beschriebene Ausführungsbeispiele bei einer Ausgestaltung der Projektionsvorrichtung dergestalt, dass die Bildsequenz durch die Projektionsvorrichtung so ausgegeben wird, dass die Mehrzahl von Bildern von einem menschlichen Betrachter kombinatorisch als Gesamtbild wahrgenommen werden, wie es beispielsweise bei Fernsehbildern genutzt wird. Durch entsprechend rasche Wechsel und schnelle Sequenzen können sequenziell dargestellte Bilder vom menschlichen Betrachter als Gesamtbild wahrgenommen. Dies umfasst eine entsprechend schnelle Einstellungsänderung der Projektionsoptik 18, was bei deren Ausgestaltung, dass diese beispielsweise eine adaptive Linse umfasst, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Ansteuerung der Projektionsvorrichtung eine Brennweite der Projektionsoptik zu verändern, um die Bilder der Bildsequenz mit voneinander verschiedenen Brennweiten auf die voneinander verschiedenen Flächenbereiche zu projizieren, problemlos möglich ist. Hierzu kann die adaptive Linse zumindest eines aus einer Flüssigkeitslinse, einer Flüssigkristalllinse, einer verstimmbaren Silikonlinse und einer verstimmbaren Polymerlinse aber auch Kombinationen hieraus umfassen. Die adaptive Linse zum Einstellen der Brennweite kann bezüglich einer zur Erzeugung der Bildsequenz eingerichteten Bildquelle der Projektionsvorrichtung ortsfest angeordnet sein. Die Projektionsvorrichtung kann ausgebildet sein, um die Bildsequenz innerhalb beliebig langer Zeiträume auszusenden. Zum Erzeugen eines Betrachtereffekts als kombinatorisches Gesamtbild ist es jedoch vorteilhaft, dass die Projektionsvorrichtung die Bildsequenz innerhalb eines Zeitraums von höchstens 50 ms, bevorzugt höchstens 45 ms uns besonders bevorzugt höchstens 40 ms vollständig projiziert, das bedeutet, sämtliche Bilder sind innerhalb dieses Zeitraums projiziert worden.
3a zeigt die einstellbare Projektionsoptik in einer Einstellung mit einer Brennweite f₁, um das Bild 12₁ in den Schärfetiefenbereich 22₁ scharf abzubilden.
3b zeigt die Projektionsvorrichtung 30 aus 3a in einer Einstellung, bei der die einstellbare Projektionsoptik 18 verändert angesteuert wird oder eingestellt ist, um eine Brennweite f₂ aufzuweisen, so dass das Bild 12₂ in den Schärfetiefenbereich 22₂ scharf abgebildet wird. Die zu projizierende Vorlage ist in den Bildern 12₁ und 12₂ beispielhaft identisch als Pfeil dargestellt, der aufgrund der Projektionsoptik bezüglich seiner Richtung invertiert ist. Eine entsprechende Darstellung findet sich auch in der 2a und der 2b, wobei Ausführungsbeispiele durchaus unterschiedliche Bildinhalte der Bilder 12₁ und 12₂ umfasst. Ferner ist die Bildsequenz nicht auf 2 Bilder beschränkt sondern kann gemäß Ausführungsbeispielen eine beliebige Anzahl von >1 Bild umfassen, etwa 3, 4, 5 oder mehr, die jeweils in einen zugeordneten Flächenbereich projiziert werden können.
Ebenso wie die Projektionsvorrichtung 20 kann auch die Projektionsvorrichtung 30 die Bildsequenz in beliebig langen Zeitintervallen ausgeben, so dass die veränderte Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik 18 auch quasi-statisch sein kann. Insbesondere adaptive Linsen bieten jedoch den Vorteil einer schnellen Umschaltbarkeit.
In anderen Worten hat eine im Zusammenhang mit den 2a und 2b erläuterte mechanische Verstellung des Projektionsobjektives oder Teilen hiervon infolge der Trägheit eine Begrenzung in der Dynamik. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nutzung sogenannter adaptiver Linsen, wobei die Position der in ihrer Brennweite veränderbaren Optik konstant bleiben kann.
Adaptive Linsen können sehr hochdynamisch betrieben werden, mit Schaltzeiten im Bereich einiger Mikrosekunden. Ausführungsformen adaptiver Linsen sind Flüssigkeitslinsen, Flüssigkristalllinsen und verstimmbare Silikon- bzw. Polymerlinsen.
Durch synchron zur Brennweitenänderung der adaptiven Linsen angepasste Inhalte der zu projizierenden Vorlage bzw. der Bildsequenz und einer schnellen Wiederholrate (beispielsweise in etwa 1/25 einer Sekunde) kann hierdurch der Eindruck einer durchgehend scharfen Projektion auf der schrägen Projektionsebene 14 erzielt werden.
Ähnlich wie es für die Projektionsvorrichtung 20 beschrieben ist, könnte das Bild 12₁ auch unverändert dargestellt werden, während die einstellbare Projektionsoptik 18 bezüglich ihrer Brennweite verändert wird.
3c, 3d und 3e zeigen schematische Draufsichten auf von der Projektionsvorrichtung 14 genutzte Projektionsfläche 14, wobei die Erläuterungen ohne Weiteres auch für die Projektionsvorrichtung 20 gültig sind. Dargestellt ist in 3c bspw. eine Darstellung des Bildes 12'₁ das sich sowohl in den Flächenbereich 14a als auch in den Flächenbereich 14b erstreckt. Der Bildinhalt ist bspw. für den Schärfetiefenbereich des Flächenbereichs 14a scharfgestellt, wie es an scharfen Konturen 23 des Bildes 12'₁ verdeutlicht ist. Im Flächenbereich 14b führt die Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik aufgrund der geneigten oder unebenen Projektionsfläche 14 zu einer unscharfen Darstellung, wie es durch unscharfe Konturen 25 verdeutlicht ist.
In 3d bspw. eine Darstellung des Bildes 12'₂ das sich aufgrund der veränderten Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik 18 zwar ebenfalls in die Flächenbereiche 14a und 14b erstreckt, aber dafür für den Schärfetiefenbereich des Flächenbereichs 14b scharfgestellt, ggf. unter Inkaufnahme, dass das Bild 12'₂ im Flächenbereich 14a unscharf ist, wie es durch die scharfen Konturen 23 und unscharfen Konturen 25 verdeutlicht ist.
Anhand der 3c und 3d wird deutlich, dass der den projizierten Bildern 12'₁ und 12'₂ zugrunde liegende Bildinhalt eine Sequenz von identischen Bildern sein kann oder aber dasselbe Bild sein kann. Die Erläuterungen gelten dabei aber auch ohne weiteres für von einander verschiedene zu projizierende Bildinhalte.
3e zeigt eine zeitlich aggregierte Darstellung der 3c und 3d, wie sie bspw. bei einer raschen Aufeinanderfolge der Projektionen 12'₁ und 12'₂ erhalten werden kann und bspw. von einem menschlichen Betrachter als oben beschriebenes resultierendes kombinatorisches Gesamtbild wahrgenommen werden kann.
Für den Betrachter kann sowohl die Kombination scharfer Darstellungen im Flächenbereich 14a der 3c und des Flächenbereichs 14b der 3d einerseits als auch die Kombination unscharfer Darstellungen im Flächenbereich 14b der 3c und des Flächenbereichs 14a der 3d andererseits gleichzeitig vorliegen, wobei die Kombination der scharfen Darstellungen vom Betrachter deutlicher wahrgenommen werden kann als die unscharfe Darstellung und somit insgesamt trotz der geneigten oder unebenen Projektionsfläche ein scharfes Gesamtbild darstellbar ist.
Die 4a und 4b zeigen eine schematische Seitenschnittansicht einer Projektionsvorrichtung 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Zum Zeitpunkt t₁ ist die Projektionsvorrichtung 40 ausgebildet, um das Bild 12₁ mit einem ersten Bildinhalt unter Verwendung der einstellbaren Projektionsoptik 18, die zu einer ersten Brennweite f₁ eingestellt ist, in dem Schärfetiefenbereich 22₁ scharf auf die Projektionsebene 14 abzubilden. Zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt t₂ ist die Projektionsvorrichtung 40 ausgebildet, um das Bild 12₂ mit einem als quadratischen Block dargestellten veränderten Bildinhalt mit der zu einer zweiten Brennweite t₂ verändert eingestellten einstellbaren Projektionsoptik 18 in einen vom Schärfetiefenbereich 22₁ verschiedenen Schärfetiefenbereich 22₂ abzubilden.
Gegenüber der Konfiguration der Projektionsvorrichtung 30 ist die Projektionsvorrichtung 40 auch ausgebildet, die Position der Bildinhalte der Bilder 12₁ und 12₂ unterschiedlich auszugestalten, so dass das Bild 12₁ in einem ersten Bildbereich 28₁ der Bildquelle 16 und das Bild 12₂ in einem hiervon verschiedenen zweiten Bildbereich 28₂ der Bildquelle 16 dargestellt wird. Eine Verschiebung des Bildbereichs 28₂ gegenüber dem Bildbereich 28₁ entlang einer beispielhaften negativen y-Richtung kann aufgrund der optischen Gesetze zu einer Verschiebung des Bildes 12'₂ gegenüber dem Bild 12'₁ entlang positiver y-Richtung führen, so dass durch eine Veränderung oder Anpassung oder Einstellung des Bildbereichs 28 auf der Bildquelle 16 und somit einer veränderten Relativposition gegenüber der Projektionsfläche 14 auch die erhaltene Position des jeweiligen Bildes 12'₁ bzw. 12'₂ einstellbar oder anpassbar ist.
Eine Steuerungseinrichtung 32, die ohne Weiteres auch in der Projektionsvorrichtung 10, 20 oder 30 eingesetzt werden kann, ist ausgebildet, um die Bildquelle 16 und/oder die einstellbare Projektionsoptik 18 zu steuern. Die Steuerungseinrichtung 32 kann beispielsweise eine Prozessoreinrichtung, etwa eine zentrale Prozessoreinrichtung (CPU), ein steuerprogrammierbares Gatterarray (FPGA), einen Mikrocontroller oder dergleichen umfassen. Optional kann die Steuerungseinrichtung 32 einen Datenspeicher aufweisen, der ausgebildet ist, um Bildinhalte zu speichern, etwa die Bildinhalte der Bilder 12₁ und 12₂ und/oder zusätzliche Bildinhalte. Beispielsweise kann hierzu ein Datenspeicher 34 angeordnet sein, der alternativ oder zusätzlich auch andere Information, beispielsweise Korrekturwerte, aufweisen kann.
Die Steuerungseinrichtung 32 kann ferner eine Datenschnittstelle aufweisen, die ausgebildet ist, um Daten zu senden, aber insbesondere, um darzustellende Bildinhalte um empfangen. Hierbei kann es sich um statische oder dynamische Bildinhalte handeln, wobei als statisch beispielsweise ein vergleichsweise unveränderliches Bild, etwa Logo oder dergleichen verstanden wird und als dynamischer Bildinhalt ein zeitlich variierender Inhalt, etwa die Darstellung von Information, wie beispielsweise Wetter, Nachrichten sozialer Medien, eine Uhrzeit, eine Position oder dergleichen verstanden wird. Derartige Inhalte könnten beispielsweise mit statischen Inhalten in der Bildquelle 16 überlagert werden und/oder alternativ zu statischen Bildern dargestellt werden. Bildinhalte können von der Steuerungseinrichtung 32 über eine drahtgebundene Schnittstelle erhalten werden, beispielsweise in Form eines universellen seriellen Buses (USB), einer Speicherkarte oder eines anderen Programmiervorganges, können aber beispielsweise auch über lokale oder entfernte drahtlose Schnittstellen empfangen werden.
Die Steuerungseinrichtung 32 kann ferner Kenntnis über die Ausrichtung und Positionen der Projektionsfläche 14 aufweisen, wobei hierzu voreingestellte Daten in dem Datenspeicher hinterlegt sein können und/oder die Steuerungseinrichtung 32 mit Sensoren verbunden sein kann, die die Position und/oder Ausrichtung der Projektionsfläche 14 erfassen können (beispielsweise optische Sensoren).
Die Steuerungseinrichtung 32 kann Zugriff auf Informationen haben, die zu einem jeweiligen Bildinhalt 12₁ und 12₂ eine entsprechende Ansteuerung der einstellbaren Projektionsoptik 18 angibt.
Die 4c, 4d und 4e zeigen ähnlich zu den 3c-3e schematische Draufsichten auf Projektionen auf die Projektionsfläche 14 allerdings unter Verwendung der Projektionsvorrichtung 40. Die veränderlichen Bildbereiche 28₁ und 28₂ ermöglichen eine Anpassung der dargestellten und projizierten Bildinhalte der Bilder 12₁ und 12₂ dergestalt, dass unscharfe Darstellungen außerhalb des jeweiligen Flächenbereichs 14b in 4c bzw. 14a in 4d gegenüber den Darstellungen in den 3a-e reduziert oder verhindert sind. Bspw. kann hierzu ein dem Betrachter zu präsentierendes und in der zeitlich aggregierten Darstellung der 4e dargestelltes Gesamtbild 12G in an die Flächenbereiche 14a und 14b hinsichtlich Größe, Ausdehnung und Ort auf der Bildquelle angepasste Teilbilder 12₁ und 12₂ aufgeteilt werden. Wie in 4c dargestellt kann das Teilbild 12₁ in dem zugeordneten Flächenbereich 14b und wie in 4d dargestellt kann das Teilbild 12₂ in dem zugeordneten Flächenbereich 14a jeweils scharf abgebildet werden, was in der zeitlich aggregierten Darstellung der 4e zu dem als insgesamt als scharf dargestellten kombinatorischen Gesamtbild 12G führen kann, insbesondere, wenn ein Hin- und Herwechseln zwischen den Teilbildern 12₁ und 12₂ sowie den zugeordneten Flächenbereichen 14b und 14a innerhalb der genannten Zeiten von bspw. höchstens 50 ms erfolgt.
5a zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung eines Teils eines Fahrzeugs 50, das ein Projektionssystem und/oder eine hierin beschriebene Projektionsvorrichtung 10, 20, 30 und/oder angeordnet sein kann. Beispielhaft kann die Projektionsvorrichtung 10 in einem Außenspiegels des Fahrzeugs 50 und/oder im Bodenbereich, etwa im Unterboden, angeordnet sein. Die Projektionsfläche kann beispielsweise die Straße oder die Bodenfläche sein, die auch, ohne dass die Straße Teil des Systems ist, eine annähernd bekannte, nämlich ebene Geometrie und annähernd bekannte Ausrichtung zum Fahrzeug aufweisen kann.
Da die Änderung des Projektionsabstandes mit einer Änderung des Projektionsmaßstabes einhergeht, auch wenn das Bild aufgrund der adaptiven Linse oder des veränderlichen Fokus nun aufgrund der Aufteilung in die Teilbilder als Gesamtbild scharf ist, ist es vorteilhaft, den Bildinhalt der Vorlage entsprechend anzupassen, um insgesamt den Eindruck eines unverzerrten Gesamtbildes erzeugen zu können.
Eine entsprechende Vorverzerrung kann, wie im Beispiel des Fahrzeugs, bei dem der Abstand und die relative Neigung der Fahrbahnoberfläche im Wesentlichen unverändert und bekannt ist, bereits in den Bilddatendaten implementiert sein.
5b zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiel, bei dem die Projektionsvorrichtung eine Datenschnittstelle aufweist, die ausgebildet ist, um eine dynamische Information zu erhalten, beispielsweise die vorerwähnten Wetterinformationen, Warnnachrichten, Nachrichten aus sozialen Netzwerken, Datum, Uhrzeit oder dergleichen. Die Projektionsvorrichtung kann ausgebildet sein, um die Bilder der Bildsequenz basierend auf der dynamischen Information zu erzeugen, beispielsweise indem lediglich diese dynamische Information dargestellt wird und/oder durch eine Überlagerung mit anderen, bspw. statischen Bildern. Vermittels einer Überlagerung kann ein überlagertes Bild erhalten werden, wobei hierzu auch dynamische Informationen miteinander überlagert werden können und/oder statische Informationen miteinander überlagert werden können und/oder statische und dynamische Informationen miteinander überlagert werden können. Das bedeutet, Ausführungsbeispiele sind nicht auf einen Ursprung beschränkt und Projektionsvorrichtungen gemäß Ausführungsbeispielen können den Inhalt der Bildsequenz selbst erzeugen oder aus einem Speicher erhalten, wobei die aus dem Speicher gelesenen Inhalte selbst dargestellt werden können oder mit zusätzlichen Bildinformationen überlagert werden können, um zumindest ein überlagertes Bild zu erhalten.
Die Projektionsvorrichtung kann, beispielsweise unter Einsatz der Steuerungseinrichtung 32, ausgebildet sein, um eine Aufteilung eines Gesamtbildes in Teilbilder 12₁ und 12₂ und gegebenenfalls weiterer Bilder selbst vorzunehmen. Alternativ können die Teilbilder 13 in dem Speicher hinterlegt sein oder der Steuerungsvorrichtung 32 anderweitig zugänglich gemacht werden. Eine Möglichkeit der Unterteilung ist beispielsweise aus einer vermeintlichen oder theoretischen oder angenommenen Gesamtprojektion des darzustellenden Bildes 12`, gegebenenfalls unter Verwendung sämtlicher Bildbereiche der Bildquelle 16, das Bild lediglich in entsprechenden Ausschnitten darzustellen, etwa indem lediglich ein Teil einer Hintergrundbeleuchtung aktiviert wird oder lediglich ein entsprechender Ausschnitt 28₁ oder 28₂ des Gesamtbildes aktiv dargestellt wird und bei der entsprechenden Darstellung des Bildbereichs 28₁ oder 28₂ die korrespondierende Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik 18 eingestellt wird. Durch einen hinreichend schnellen Wechsel der Einstellung und des dargestellten Bildes kann sich für den menschlichen Betrachter dennoch der Eindruck eines insgesamt erzeugten Gesamtbildes ergeben. Auch bei statischen Bildern, aber insbesondere für den Fall, dass die Steuerungseinrichtung 32 den Bildinhalt selbst erzeugt, kann es vorteilhaft sein, dass die Projektionsvorrichtung, beispielsweise unter Verwendung der Steuerungseinrichtung 32, die Bildinformation an die Projektionsfläche 14 anpasst.
So kann gemäß einem Ausführungsbeispiel die Projektionsvorrichtung ausgebildet sein, um einen Bildinhalt eines Bildes der Bildsequenz in Abhängigkeit des für das Bild einzustellenden Schärfetiefenbereichs vorzuverzerren, um eine für unterschiedliche Schärfetiefenbereiche unterschiedliche Verzerrung der Projektionsoptik zumindest teilweise auszugleichen. Die einstellbare Projektionsoptik kann abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung und der vorgenommenen Einstellung in unterschiedlichen Einstellungen aus der optischen Struktur heraus unterschiedliche Verzerrungen bewirken, beispielsweise im Bereich der adaptiven Linse. Auch ein unterschiedlicher Fokus durch Einstellen unterschiedlicher Positionen der einstellbaren Projektionsoptik kann zu unterschiedlichen Bildfehlern führen, die vorteilhafterweise durch die Projektionsvorrichtung ausgeglichen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsoptik ausgebildet, um ein Übereinstimmen des Bildes der Bildsequenz in unterschiedlich eingestellten Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich zu verfälschen. Die Projektionsvorrichtung kann einen Datenspeicher, etwa den Datenspeicher 34, aufweisen, der Korrekturwerte zur Korrektur der projizierten Bilder aufweist. Diese können für unterschiedliche Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich sein und die Projektionsvorrichtung kann ausgebildet sein, um die Bilder der Bildsequenz für unterschiedliche Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich unter Verwendung der Korrekturwerte zu verändern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung beispielsweise ausgebildet, um zusammen mit dem Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik einen Projektionsmaßstab der Projektionsoptik zu verändern, beispielsweise durch Veränderung des Fokus. Die Projektionsvorrichtung kann ausgebildet sein, um korrespondierend hierzu einen Maßstab eines Bildinhalts eines Bildes der Bildsequenz in Abhängigkeit des für das Bild einzustellenden Schärfetiefenbereichs zu verändern, um einen über die Bildsequenz variierenden Maßstab der projizierenden Bilder zumindest teilweise auszugleichen. So kann beispielsweise ein erzeugtes Bild, das einen konstante Maßstab aufweist, in Teilbilder unterteilt werden und die entsprechenden Teilbilder in Abhängigkeit des einzustellenden Schärfetiefenbereichs unterschiedlich verzerrt werden, etwa durch Verwendung softwaretechnischer Bildbearbeitung, die durch die Projektionsvorrichtung ausgeführt werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine solche softwaretechnische Bildbearbeitung ganz oder teilweise auch in einem externen System, das bspw. verzerrte Bilder an die Projektionsvorrichtung liefert, erfolgen, etwa wenn die Relativposition der Projektionsfläche als unveränderlich angenommen wird, wie es bspw. bei Fahrzeugen bezüglich der Fahrbahn möglich sein kann. Die einzelnen Schritte des Erzeugen eines Gesamtbildes, des Unterteilens in Teilbilder bzw. das Erzeugen von Teilbildern und die Verzerrung unterschiedlicher Teilbilder in unterschiedlicher Weise kann jeweils einzeln oder insgesamt vor einer Hinterlegung der Bilder in der Projektionsvorrichtung oder innerhalb der Projektionsvorrichtung erfolgen. Das bedeutet, dass insbesondere für statische Bilder auch unterschiedlich vorverzerrte Teilbilder 12₁ und 12₂ bereits im Speicher hinterlegt sein können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um unterschiedliche Bilder der Bildsequenz mit einer unterschiedlichen Trapez-Vorverzerrung zu beaufschlagen, wobei die unterschiedlichen Trapezvorverzerrungen an eine gegenüber der Projektionsoptik geneigte Projektionsfläche angepasst sind. Dies kann beispielsweise vorab erfolgen, indem beispielsweise die Position einer Straße für ein Fahrzeug als bekannt und im Wesentlichen unverändert angenommen wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Projektionsfläche auch vermessen, erfasst oder geschätzt werden, um die entsprechende Verzerrung bei Bedarf selbst vornehmen zu können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Projektionsvorrichtung ausgebildet, um unterschiedliche Bilder der Bildsequenz mit einer unterschiedlichen Vorverzerrung zu beaufschlagen, wobei die unterschiedlichen Vorverzerrungen unterschiedliche Verzeichnungen der Projektionsoptik für unterschiedlich eingestellte Lagen des Schärfetiefenbereichs angepasst sind. Unterschiedliche Verzeichnungen können beispielsweise bei adaptiven Linsen auftreten, die in unterschiedliche Brennweiten eingestellt sind.
Unter Verweis auf die 5a und 5b soll erläutert werden, dass beispielsweise ausgehend von einer Position in einem Rückspiegel oder in einem Unterboden nahe des Vorderreifens oder einer beliebigen anderen vergleichsweise kleinen Position bei Aussenden einer geneigten Darstellung mit einer Neigung gegenüber der Projektionsfläche die Abstände, beispielsweise bezogen auf einen Flächenschwerpunkt der Bildbereiche der Bilder 12'₁ und 12'₂ ausgehend von der Projektionsvorrichtung unterschiedlich ist und gleichzeitig die Verwendung eines unterschiedlichen Schärfetiefenbereichs zu einer scharfen Darstellung führt, was aber zusätzliche Anpassungen unter Berücksichtigung in den Bildinformationen erfordern kann oder zumindest hiervon profitieren kann.
In anderen Worten kann innerhalb des Schärfetiefenbereichs der Abbildung die zu projizierende Vorlage, etwa ein Ausschnitt des Gesamtbildes, ebenso vorverzerrt sein, um die Trapezverzerrung der Projektion infolge der schrägen Orientierung der Projektionsebene zu kompensieren. Vorverzerrungen (Verzeichnungen), die als Bildfehler seitens der Projektionsoptik eingefügt werden, können dabei ebenso bereits in den Bildinhalten der zu projizierenden Vorlage berücksichtigt werden, was die Möglichkeit einer einfach Gestaltung der Projektionsoptik ermöglicht. Die zu projizierende Bildvorlage kann möglicherweise dynamische Inhalte darstellen und kann dabei beispielsweise ein LCOS-Display, ein DMD-Display, ein Mikro-LED, ein Mikro-OLED, ein Matrix-Flüssigkristall-Display oder dergleichen sein oder umfassen.
Anhand der 4a und 4b wurde erläutert, dass zum Darstellen von Bildern in unterschiedliche Flächenbereiche 14a und 14b durch Darstellen der zu projizierenden Bilder 12₁ und 12₂ in unterschiedlichen Bildbereichen 28₁ und 28₂ der Bildquelle erreicht werden kann. Obwohl dies den Vorteil vergleichsweise weniger Komponenten und insbesondere einer geringen Anzahl von beweglichen anzuordnenden Komponente bietet, werden auch Ausführungsbeispiele beschrieben, die es erlauben, eine vergleichsweise geringe Größe der Bildquelle 16 zu erhalten, was kostengünstige Implementierungen von Ausführungsbeispielen ermöglichen kann. Wie es im Zusammenhang mit den 2a und 2b und 3a und 3b beschrieben ist, kann ein übereinstimmender Bildbereich zur Darstellung der Bilder genutzt werden.
6a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Projektionsvorrichtung 60, die die Bildquelle 16, die einstellbare Projektionsoptik 18 und die Steuerungseinrichtung 32 aufweisen kann. Ferner ist ein Aktuator 36 vorgesehen, der mit der Bildquelle 16 gekoppelt ist und ausgebildet ist, um diese zu bewegen. Beispielsweise ist der Aktuator 36 ausgebildet, um die Bildquelle 16 mit einer Rotationsbewegung 38 zu beaufschlagen, um diese zu rotieren, wobei alternativ oder zusätzlich auch eine translatorische Bewegung möglich ist, um die beschriebenen Effekte zu erzielen. In der dargestellten Einstellung zu einem Zeitpunkt t₁ ist die Bildquelle ausgebildet, um das Bild 12₁ entlang einer Richtung 42₁ auszusenden, beispielsweise eine Oberflächennormale einer Displayoberfläche oder dergleichen. Die relative Ausrichtung der Bildquelle 16, der einstellbaren Projektionsoptik 18 und der Projektionsfläche 14 ermöglicht die Darstellung des Bildes 12'₁ im Flächenbereich 14a in dem Schärfetiefenbereich 22₁.
In 6b ist die Projektionsvorrichtung 60 zum Zeitpunkt t₂, der vor oder nach dem Zeitpunkt t₁ liegt, dargestellt. Hierzu ist unter Verwendung des Aktuators 36 die Bildquelle 16 um einen Winkel β rotiert, so dass eine Richtung 42₂ erhalten wird, entlang der das Bild 12₂ ausgesendet wird, was es ermöglicht, das projizierte Bild 12'₂ gegenüber dem projizierten Bild 12'₁ aus 6a in den Flächenbereich 14b zu verschieben und dort abzubilden. Basierend auf der Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik 18 ist das Bild 12₂ bzw. dessen Projektion 12'₂ in den Schärfetiefenbereich 22₂ scharf gestellt.
Die Bilder 12₁ und 12₂ können basierend darauf auf einem übereinstimmenden Bildbereich 28 dargestellt werden. Mischformen sind möglich, etwa indem unterschiedliche aber überlappende Bildbereiche 28₁ und 28₂ genutzt werden und dafür ein geringeres Maß an rotatorischer Bewegung.
Unter Verwendung des Aktuators kann somit eine Relativposition zwischen der Bildquelle 16 und der einstellbaren Projektionsoptik 18 durch die Projektionsvorrichtung geändert werden. Der Ort der Projektion eines in dem Bildbereich 28 der Bildquelle 16 dargestellten Bildes 12₁ und 12₂ der Bildsequenz auf der Projektionsfläche 14 basiert auf der Relativposition, so dass eine unterschiedliche Relativposition zu einem unterschiedlichen Ort der Projektion führen kann. Die Projektionsvorrichtung 60 kann ausgebildet sein, um während einer Projektion des Bildes 12₁ eine erste in 6a dargestellte Relativposition einzustellen, um das in dem Bildbereich 28 dargestellte Bild 12₁ in den Flächenbereich 14a zu projizieren. Die Projektionsvorrichtung 60 kann ausgebildet sein, um während der Projektion des Bildes 12₂ eine zweite in 6b dargestellte Relativposition einzustellen, um das in dem Bildbereich 28 dargestellte Bild 12₂ in den Flächenbereich 14b zu projizieren. Dies kann ein ebenfalls rasches Umschalten der Relativposition erfordern, was aber unter Verwendung geeigneter Aktuatorik und geringer mechanischer Trägheiten ohne Weiteres möglich ist. So können hierfür ebenfalls Tauchspulenantriebe und/oder piezoelektrische Antriebe nutzbar sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann alternativ oder zusätzlich zur veränderten Aussenderichtung der Projektionsvorrichtung 60 auch eine Strahlumlenkung erfolgen.
Die 7a zeigt eine schematische Seitenschnittansicht einer Projektionsvorrichtung 70 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die eine zwischen der Bildquelle 16 und der einstellbaren Projektionsoptik 18 oder alternativ zwischen der einstellbaren Projektionsoptik 18 und der Projektionsfläche 14 angeordnete Umlenkeinrichtung 44 aufweist. Die Umlenkeinrichtung 44 umfasst beispielsweise ein bezüglich seiner Orientierung steuerbaren Spiegel, ein veränderliches Prisma und/oder ein verstellbares Mikrolinsenarray. Ein Spiegel kann beispielsweise bezüglich seines Rotationswinkels rotatorisch gelagert sein oder translatorisch bewegbar sein, um unterschiedlich geneigte Spiegelteilflächen in einen Strahlengang 46 einzubringen. In der Ausgestaltung in der 7a umfasst die Umlenkeinrichtung 44 ein veränderliches Prisma. Dieses kann bezüglich seines Winkels γ veränderlich sein und weist in der Einstellung zur Projektion 12₁ auf den Flächenbereich 14a einen Wert von γ₁ auf, der zunächst beliebig sein kann. Die Steuerungseinrichtung 32 kann ausgebildet sein, um das steuerbare Prisma oder das veränderliche Prisma zu steuern.
In 7b ist die Projektionseinrichtung 70 in einer veränderten Einstellung dargestellt, in welche übereinstimmend mit den Erläuterungen zu 6b die einstellbare Projektionsoptik 18 in die zweite Brennweite f₂ oder die jeweils zutreffende andere Einstellung gesteuert ist und das Bild 12₂ in den Teilbereich 14b projiziert wird. Hierzu weist die Umlenkeinrichtung 44 eine zweite Einstellung auf, in der beispielsweise der Winkel γ₁ aus 7a zu einem Winkel γ₂ geändert ist, der beispielsweise verringert ist, um eine größere Entfernung des Teilbereichs 14b gegenüber dem Teilbereich 14a zu ermöglichen.
Die veränderte Relativbewegung der 6a und 6b sowie die unterschiedliche Einstellung der Umlenkeinrichtung 44 aus den 7a und 7b kann ohne Weiteres miteinander kombiniert werden. In der Projektionsvorrichtung 70 ist die Umlenkeinrichtung 44 vorgesehen, die zwischen einer Bildquelle der Projektionsvorrichtung und einem Ort der Projektionsfläche 14 angeordnet ist und die ausgebildet ist, um ein von der Bildquelle ausgesendetes Licht umzulenken. Die Projektionsvorrichtung ist ausgebildet, beispielsweise unter Verwendung der Steuerungseinrichtung 32, die Umlenkeinrichtung synchron mit der Projektionsoptik zu steuern, um eine Umlenkrichtung an den Flächenbereich 14a oder 14b des zugeordneten Bildes 12₁ bzw. 12₂ der Bildsequenz anzupassen, um die voneinander verschiedenen Bilder in die voneinander verschiedenen Flächenbereiche 14a und 14b umzulenken.
Sowohl ein bezüglich seiner Orientierung, insbesondere ein rotierbarer Spiegel als auch das erläuterte veränderliche Prisma ermöglichen es, die Umlenkrichtung bezüglich einer einzigen räumlichen Dimension zu verändern, auch wenn zwei Dimensionen nicht ausgeschlossen sind. Unter Verweis auf die 5a und 5b können jedoch beispielsweise die Flächenbereiche 14a und 14b entlang eines einzeiligen Arrays angeordnet sein, was auch als eindimensionales Array verstanden werden kann, wenngleich die Bereiche 14a und 14b eine zweidimensionale Ausdehnung aufweisen. Es kann hinreichend sein, die Veränderung der Richtung 42 oder des Strahlengangs 44 entlang der Zeilenrichtung dieses Arrays zu bewirken, so dass eine hiervon abweichende Richtung der Anpassung nicht zwingend erforderlich ist. Dies ermöglicht eine einfache Ausgestaltung entsprechender Aktuatorik und Mechanik.
Die anhand der 6a-b und 7a-b erläuterten Vorteile lassen sich zusätzlich mit den Vorteilen kombinieren, die im Zusammenhang mit dem 4c-e beschrieben sind. So kann zur Projektion von Bildinhalten in die jeweilig zugeordneten Flächenbereiche 14a, 14b, ... ein jeweilig angepasster Bildinhalt 12₁, 12₂, ... an der Bildquelle 16 dargestellt werden und vermittels einer Positionierung in den zugeordneten Flächenbereich gelenkt werden.
In anderen Worten kann, um die Ausdehnung der Projektionsvorlage und damit die Kosten zu verringern, die Optik mit einer zusätzlichen eindimensionalen Scanvorrichtung gekoppelt sein, die ebenso synchron zur Bilddarstellung bewegt werden kann. Die eindimensionale Scanvorrichtung kann einen Spiegel (beispielsweise einen MEMS-Spiegel), ein veränderliches Prisma oder ein verstellbares Tandemmikrolinsenarray umfassen. Die hierin beschriebenen Projektionsvorrichtungen können in komplexeren Systemen, in Projektionssystemen, eingesetzt werden. Diese können auch die jeweilige Projektionsfläche umfassen, dies ist aber nicht zwingend erforderlich, beispielsweise im Bereich des im Zusammenhang mit den 5a und 5b erläuterten Fahrzeugs. Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Projektionsfläche gegenüber der Projektionsoptik um zumindest 10° geneigt. Ein Abstand von Flächenschwerpunkten unterschiedlicher Flächenbereiche kann dabei abhängig von Brennweiten, welche von dem Projektionsfeld, der Pixelgröße und der Auflösung abhängen kann, unterschiedlich sein. Die Pixelgröße, die Brennweite bzw. Brechzahl und ein minimal gewünschter Projektionsabstand kann dabei ebenfalls Einfluss nehmen.
Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Projektionsfläche in ihrer Ausdehnung entlang einer bildseitigen optischen Achse der Projektion größer als der Schärfetiefenbereich für eine Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik, das bedeutet, eine durchgehend scharfe Projektion sämtlicher Bilder der Bildsequenz ist lediglich unter Verwendung mehrerer Schärfetiefenbereiche möglich.
8 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Ein Schritt 810 umfasst ein Abbilden eines ersten Bildes der Bildsequenz auf einen ersten Flächenbereich der Projektionsfläche und mit einer dem ersten Flächenbereich zugeordneten ersten Einstellung einer Schärfentiefenbereichslage einer einstellbaren Projektionsoptik.
Ein Schritt 820 umfasst ein Ändern der Einstellung der Schärfentiefenbereichslage der einstellbaren Projektionsoptik in eine zweite Einstellung, die einem räumlich unterschiedlichen zweiten Flächenbereich der Projektionsfläche zugeordnet ist.
Ein Schritt 830 umfasst ein Abbilden eines zweiten Bildes der Bildsequenz auf den zweiten Flächenbereich mit der zweiten Einstellung der Schärfentiefenbereichslage der einstellbaren Projektionsoptik. Das erste Bild und das zweite Bild können dabei einen gleichen oder identischen Bildinhalt aufweisen, wie es im Zusammenhang mit den Projektionsvorrichtungen 20 und 30 beschrieben wurde, können aber auch einen unterschiedlichen Bildinhalt aufweisen.
9 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Verfahrens 900, mit dem beispielsweise eine hierin beschriebene Projektionsvorrichtung hergestellt werden kann. Ein Schritt 910 umfasst ein Bereitstellen einer einstellbaren Projektionsoptik. Ein Schritt 920 umfasst ein Anordnen einer Bildquelle zum Bereitstellen von Bildinhalten der Bildsequenz, so dass die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um unterschiedliche Bilder der Bildsequenz mit angepasster Bildschärfe der Projektionsoptik in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche der Projektionsfläche zu projizieren. Das Verfahren wird so ausgeführt, dass die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um einen Schärfetiefenbereich der Projektionsvorrichtung für jedes der Mehrzahl von Bildern der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich zugeordnete Schärfentiefenbereichslage zu steuern und um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf voneinander verschiedene Flächenbereiche der Projektionsfläche voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs einzustellen.
Ausführungsbeispiele ermöglichen vielfältige Anwendungen. Potenzielle Anwendungen liegen beispielsweise in der allgemeinen Projektionsdarstellung und als Effektbeleuchtung, beispielsweise in Hausanwendungen, im Architekturbereich, in Ausstellungsanwendungen, in Medizinanwendungen, in Flugzeuganwendungen und/oder in Automobilanwendungen. Ein Beispiel ist beispielsweise die im Zusammenhang mit den 5a und 5b erläuterte Effektbeleuchtung am Automobil, beispielsweise als sogenannter Welcome-Carpet (Willkommens-Teppich) oder einem Welcome-Light (Willkommens-Licht). Mit Ausführungsbeispielen können gegenüber lediglich statischen Mustern auch dynamische Muster ermöglicht werden, z. B. mit der Kopplung mit sozialen Netzwerken, Warnmeldungen, Wetterberichten, einem Datum oder sonstiger Personalisierung oder dergleichen.
Ausführungsbeispiele ermöglichen die Darstellung dynamischer Projektionsinhalte auf schrägen Projektionsflächen und/oder einen Einbau in Automobile.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Projektionsvorrichtung zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche (14); wobei die Projektionsvorrichtung eine einstellbare Projektionsoptik (18) aufweist, die ausgebildet ist, um die Bildsequenz auf die Projektionsfläche (14) zu projizieren; wobei die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um Bildinhalte der Bildsequenz in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche (14a, 14b) der Projektionsfläche (14) zu projizieren; wobei die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um einen Schärfetiefenbereich (22) der Projektionsoptik (18) für jedes der Mehrzahl von Bildern (12'₁, 12'₂) der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich (14a, 14b) zugeordnete Schärfetiefenbereichslage (22) zu steuern; um zur Projektion unterschiedlicher Bilder (12'₁, 12'₂) auf voneinander verschiedene Flächenbereiche (14a, 14b) der Projektionsfläche (14) voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs (22) einzustellen.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der ein erster Flächenbereich (14a) und ein zweiter Flächenbereich (14b) voneinander verschiedene Abstände zur Projektionsvorrichtung aufweisen und die verschiedenen Lagen des Schärfetiefenbereichs (22) an die verschiedenen Abstände angepasst sind, um ein jeweiliges Bild (12₁, 12₂) des Bildinhaltes in den jeweiligen Flächenbereich (14a, 14b) mit optimierter Bildschärfe zu projizieren.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die ausgebildet ist, um die Bildsequenz so auszugeben, dass die Mehrzahl von Bildern (12'₁, 12'₂) von einem menschlichen Betrachter kombinatorisch als Gesamtbild wahrgenommen werden.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um die Bildsequenz innerhalb eines Zeitraums von höchstens 50 ms vollständig zu projizieren.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um zur Projektion unterschiedlicher Bilder (12'₁, 12'₂) auf die voneinander verschiedenen Flächenbereiche (14a, 14b) der Projektionsfläche (14) die voneinander verschiedene Lagen des Schärfebereichs (22) durch Einstellen eines Fokus der Projektionsoptik (18) einzustellen.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Projektionsoptik (18) eine adaptive Linse umfasst, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine Ansteuerung der Projektionsvorrichtung eine Brennweite (f) der Projektionsoptik (18) zu verändern, um die Bilder (12'₁, 12'₂) der Bildsequenz mit voneinander verschiedenen Brennweiten (f₁, f₂) auf die voneinander verschiedenen Flächenbereiche (14a, 14b) zu projizieren.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der die adaptive Linse zum Einstellen der Brennweite (f) bezüglich einer zur Erzeugung der Bildsequenz eingerichteten Bildquelle (16) der Projektionsvorrichtung ortsfest angeordnet ist.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 6 oder 7, bei der die adaptive Linse zumindest eines aus • einer Flüssigkeitslinse; • einer Flüssigkristalllinse; • einer verstimmbaren Silikonlinse; und • einer verstimmbaren Polymerlinse umfasst.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um den Bildinhalt (12₁, 12₂) der Bildsequenz in Abhängigkeit des für das Bild einzustellenden Schärfetiefenbereichs (22) vorzuverzerren, um eine für unterschiedliche Schärfetiefenbereiche unterschiedliche Verzerrung der Projektionsoptik (18) zumindest teilweise auszugleichen.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Projektionsoptik (18) ausgebildet ist, um ein übereinstimmendes Bild (12₁, 12₂) des Bildinhaltes in unterschiedlich eingestellten Lagen des Schärfetiefenbereichs (22) unterschiedlich zu verfälschen; wobei die Projektionsvorrichtung einen Datenspeicher mit für unterschiedliche Lagen des Schärfetiefenbereichs (22) unterschiedlichen Korrekturwerten zur Korrektur der projizierten Bilder aufweist, und ausgebildet ist, um die Bilder des Bildinhaltes für unterschiedliche Lagen des Schärfetiefenbereichs unterschiedlich unter Verwendung der Korrekturwerte zu verändern.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um zusammen mit dem Schärfetiefenbereich der einstellbaren Projektionsoptik (18) einen Projektionsmaßstab der einstellbaren Projektionsoptik (18) zu verändern, und um einen Maßstab des Bildinhalts der Bildsequenz in Abhängigkeit des für das Bild (12'₁, 12'₂) einzustellenden Schärfetiefenbereichs (22) zu verändern, um einen über die Bildsequenz variierenden Maßstab der projizierten Bilder (12'₁, 12'₂) zumindest teilweise auszugleichen.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um unterschiedliche Bilder (12'₁, 12'₂) des Bildinhaltes mit einer unterschiedlichen Trapezvorverzerrung zu beaufschlagen, wobei die unterschiedlichen Trapezvorverzerrungen an eine gegenüber der Projektionsoptik (18) geneigte Projektionsfläche (14) angepasst sind.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um unterschiedliche Bilder (12₁, 12₂) des Bildinhaltes mit einer unterschiedlichen Vorzerrung zu beaufschlagen, wobei die unterschiedlichen Vorzerrungen unterschiedliche Verzeichnungen der Projektionsoptik (18) für unterschiedlich eingestellte Lagen des Schärfetiefenbereichs (22) angepasst sind.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Umlenkeinrichtung (44) aufweist, die zwischen einer Bildquelle der Projektionsvorrichtung und einem Ort der Projektionsfläche (14) angeordnet ist, und die ausgebildet ist, um ein von der Bildquelle (16) ausgesendetes Licht umzulenken; wobei die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um die Umlenkeinrichtung (44) synchron mit der Projektionsoptik (18) zu steuern; um eine Umlenkrichtung an den Flächenbereich (14a, 14b) des Bildes (12'₁, 12'₂) der Bildsequenz anzupassen, um die voneinander verschiedenen Bilder (12₁, 12₂) in die voneinander verschiedenen Flächenbereiche (14a, 14b) umzulenken.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 14, bei dem die Umlenkeinrichtung (44) ausgebildet ist, um die Umlenkrichtung bezüglich lediglich einer räumlichen Dimension zu verändern.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 14 oder 15, bei dem die Umlenkeinrichtung (44) zumindest eines aus • einem bezüglich seiner Orientierung steuerbaren Spiegel; • einem veränderliches Prisma; • einem verstellbaren Mikrolinsenarray umfasst.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Bildquelle (16) aufweist, die ausgebildet ist, um den Bildinhalt darzustellen, wobei die Projektionsoptik (18) ausgebildet ist, um die dargestellte Bildsequenz basierend auf dem Bildinhalt zu projizieren.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 17, bei dem die Bildquelle (16) zumindest eines aus • einem LCOS-Display; • einem DMD-Display; • einem Flüssigkristall-Display; • einem lichtemittierenden Dioden-Display; und • einem organische-lichtemittierende Dioden-Display umfasst.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 17 oder 18, die einen Aktuator (36) aufweist, der ausgebildet ist, um eine Relativposition zwischen der Bildquelle (16) und der einstellbaren Projektionsoptik (18) zu verändern; wobei ein Ort der Projektion eines in einem Bildbereich (28) der Bildquelle (16) dargestellten Bildes (12₁, 12₂) des Bildinhaltes auf der Projektionsfläche (14) auf der Relativposition basiert; wobei die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um während einer Projektion eines ersten Bildes (12₁) des Bildinhaltes eine erste Relativposition einzustellen, um das in dem Bildbereich (28) dargestellte erste Bild (12₁) in einen ersten Flächenbereich (14a) zu projizieren; wobei die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um während der Projektion eines zweiten Bildes (12₂) des Bildinhaltes eine zweite Relativposition einzustellen, um das in dem Bildbereich (28) dargestellte zweite Bild (12₂) in einen zweiten Flächenbereich (14b) zu projizieren.
Projektionsvorrichtung gemäß Anspruch 19, die ausgebildet ist, um von der ersten Relativposition in die zweite Relativposition basierend auf einer Rotationsbewegung oder einer translatorischen Bewegung der Bildquelle (16) gegenüber der einstellbaren Projektionsoptik (18) zu wechseln.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die ausgebildet ist, um einen Inhalt der Bilder (12₁, 12₂) des Bildinhaltes zu erzeugen; oder aus einem Speicher zu erhalten und mit einer zusätzlichen Bildinformation zu überlagern, um zumindest ein überlagertes Bild zu erhalten.
Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die eine Datenschnittstelle aufweist, die ausgebildet ist, um eine dynamische Information zu erhalten und um ein Bild des Bildinhaltes basierend auf der dynamischen Information zu erzeugen.
Projektionssystem mit: einer Projektionsvorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Projektionssystem gemäß Anspruch 23, bei dem die Projektionsfläche (14) gegenüber der Projektionsoptik (18) um zumindest 10° geneigt ist.
Projektionssystem gemäß Anspruch 23 oder 24, bei dem sich ein Abstand von Flächenschwerpunkten unterschiedlicher Flächenbereiche gegenüber der Projektionsoptik (18) unterscheidet.
Projektionssystem gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, bei dem die Projektionsfläche (14) in ihrer Ausdehnung entlang einer bildseitigen optischen Achse der Projektion größer ist als der Schärfetiefenbereich (22) für eine Einstellung der einstellbaren Projektionsoptik (18).
Fahrzeug (50) mit einem Projektionssystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Projektionsfläche (14) eine Bodenfläche ist, auf der das Fahrzeug (50) positioniert ist.
Verfahren (800) zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche mit folgenden Schritten: Abbilden (810) eines ersten Bildes der Bildsequenz auf einen ersten Flächenbereich der Projektionsfläche und mit einer dem ersten Flächenbereich zugeordneten ersten Einstellung einer Schärfentiefenbereichslage einer einstellbaren Projektionsoptik; Ändern (820) der Einstellung der Schärfentiefenbereichslage der einstellbaren Projektionsoptik in eine zweite Einstellung, die einem räumlich unterschiedlichen zweiten Flächenbereich der Projektionsfläche zugeordnet ist; und Abbilden (830) eines zweiten Bildes der Bildsequenz auf den zweiten Flächenbereich mit der zweiten Einstellung der Schärfentiefenbereichslage der einstellbaren Projektionsoptik.
Verfahren (900) zum Herstellen einer einstellbaren Projektionsvorrichtung zum Projizieren einer Bildsequenz an eine Projektionsfläche mit folgenden Schritten; Bereitstellen (910) einer einstellbaren Projektionsoptik; Anordnen (920) einer Bildquelle zum Bereitstellen von Bildinhalten der Bildsequenz, so dass die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, unterschiedliche Bilder der Bildsequenz mit angepasster Bildschärfe der Projektionsoptik in räumlich unterschiedliche Flächenbereiche der Projektionsfläche zu projizieren; so dass die Projektionsvorrichtung ausgebildet ist, um einen Schärfetiefenbereich der Projektionsoptik für jedes der Mehrzahl von Bildern der Bildsequenz in eine dem Flächenbereich zugeordnete Schärfetiefenbereichslage zu steuern; um zur Projektion unterschiedlicher Bilder auf voneinander verschiedene Flächenbereiche der Projektionsfläche voneinander verschiedene Lagen eines Schärfebereichs einzustellen.