DE10332275A1

DE10332275A1 - Panoramic image projector

Info

Publication number: DE10332275A1
Application number: DE10332275A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Eckardt; Hans Dr. Driescher
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: WO2005006770A3; WO2005006770A2; DE10332275B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Panorama-Bildprojektor, umfassend einen Projektor (1) und eine Datenquelle, wobei der Projektor (3) eine Lichtquelle (2), mindestens ein von der Datenquelle ansteuerbares LCD-Element oder LCD-Elemente zur Erzeugung eines panchromatischen oder R-, G- und B-Bildes und eine Projektionsoptik (7) umfasst, wobei das oder die LCD-Elemente zeilenförmig ausgebildet sind und einen zeilenförmigen Ausschnitt eines Panoramabildes erzeugen, dessen zeilenförmig zusammengesetzte Datenbasis in der Datenquelle abgespeichert ist, wobei der Projektor (1) synchronisiert zur Zeilenfrequenz der Datenquelle rotierbar antreibbar ist oder die Projektionsoptik (7) den zeilenförmigen Ausschnitt auf mindestens einen Spiegel (10) abbildet und der Spiegel (10) synchronisiert zur Zeilenfrequenz der Datenquelle rotierbar antreibbar ist.The invention relates to a panoramic image projector, comprising a projector (1) and a data source, the projector (3) having a light source (2), at least one LCD element controllable by the data source or LCD elements for producing a panchromatic or R-frame. , G and B image and a projection optics (7), wherein the one or more LCD elements are formed line-shaped and generate a line-shaped section of a panoramic image, the line-shaped composite database is stored in the data source, the projector (1) synchronized The projection optical system (7) images the line-shaped section onto at least one mirror (10) and the mirror (10) is rotatably drivable synchronized with the line frequency of the data source.

Description

Die Erfindung betrifft einen Panorama-Bildprojektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a panoramic image projector according to the preamble of claim 1.

Zur plastischen Aufnahme, insbesondere von größeren Objekten wie beispielsweise Gebäuden oder größeren Räumen, sind so genannte Panorama-Kameras bekannt. Aufgrund einer gewünschten hohen Auflösung der Bilder ist es dabei bekannt, eine CCD- oder CMOS-Zeilenkamera zu dem Objekt auszurichten und das Panorama-Bild zeilenförmig aufzunehmen, indem die Kamera definiert geschwenkt wird. Die einzelnen zeilenförmigen Bilder werden dann gematcht und gegebenenfalls einer Koordinatentransformation unterzogen. Zur Wiedergabe dieser aufgenommenen Panorama-Bilder auf eine beispielsweise zylindrische Leinwand ist es bekannt, mehrere sich überlappende LCD-Projektoren zu benutzen, die kreisförmig angeordnet werden und jeweils von einem eigenen Rechner angesteuert werden. Die Rechner sind untereinander vernetzt und die Projektoren untereinander kalibriert. Die Bilder werden mit Hilfe von Kalibrationsfiles derart modifiziert, so dass man in der kreisförmigen Abbildung Zylinderkoordinaten erhält. Je nach benötigter geometrischer Auflösung des Systems müssen eine entsprechende Anzahl Projektoren eingesetzt werden, was relativ teuer ist.to plastic recording, especially of larger objects such as buildings or larger rooms, are so-called panoramic cameras known. Due to a desired high resolution the pictures it is known, a CCD or CMOS line scan camera to align with the object and to record the panorama image in a line, by pivoting the camera defined. The individual line-shaped pictures become then matched and, if necessary, a coordinate transformation subjected. To play these recorded panorama pictures on a cylindrical screen, for example, it is known several overlapping To use LCD projectors that are arranged in a circle and each be controlled by a separate computer. The calculator are networked with each other and the projectors are calibrated with each other. The images are modified with the help of calibration files, so that one in the circular Figure receives cylindrical coordinates. Depending on the required geometric resolution of the Systems need a corresponding number of projectors are used, which is relatively expensive is.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, einen Panorama-Bildprojektor zu schaffen, der einfacher und kostengünstiger im Aufbau ist.Of the The invention is therefore based on the technical problem of creating a panoramic image projector, the easier and cheaper is under construction.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution the technical problem arises from the subject with the Features of claim 1. Further advantageous embodiments The invention will become apparent from the dependent claims.

Hierzu sind das oder die LCD-Elemente zeilenförmig ausgebildet, die jeweils einen zeilenförmigen Ausschnitt eines Panoramabildes erzeugen. Die Datenbasis des Panoramabildes ist zeilenförmig in der Datenquelle abgespeichert, indem beispielsweise die Daten einer CMOS- oder CCD-Zeilenkamera zur Erzeugung des Panoramabildes direkt abgespeichert werden. Die Projektionsoptik bildet dann die panchromatische Zeile oder die zusammengesetzte RGB-Zeile auf mindestens einem Spiegel ab. Dieser Spiegel ist rotierbar ausgebildet, wobei dessen Rotationsgeschwindigkeit zur Zeilenfrequenz synchronisiert ist. Die Zeilenfrequenz ist dabei die Frequenz, mit der die LCD-Zeilen von der Datenquelle angesteuert werden. Alternativ kann auch der Projektor selbst synchron zur Zeilenfrequenz rotierbar antreibbar ausgebildet sein. Hierdurch werden mehrere Vorteile erreicht. Zum einen entfällt jegliche Koordinatentransformation, da die zeilenförmigen Panoramabildausschnitte direkt ausgelesen werden können. Es ist nur ein Projektor notwendig. Die geometrische Auflösung handelsüblicher LCD-Zeilen ist ausreichend hoch. Wird nun die Rotationsgeschwindigkeit ausreichend hoch gewählt, so nimmt der Betrachter aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges ein stehendes Bild war. Hierzu wird beispielsweise der Spiegel oder der Projektor mit einer Frequenz von größer/gleich 25 Hz gedreht. Sollen nur Halbräume beleuchtet werden, so kann durch geeignete Maßnahmen die notwendige Frequenz halbiert werden. Der Vorteil des rotierbaren Spiegels gegenüber dem rotierenden Projektor ist, dass geringere Massen bewegt werden müssen. Dabei sei angemerkt, dass neben LCD-Zeilen auch andere lichtemittierende Elemente ausreichender Auflösung zur Anwendung kommen können.For this For example, the LCD or LCD elements are formed in lines, respectively a line-shaped Create a section of a panoramic image. The database of the panorama picture is linear stored in the data source by, for example, the data a CMOS or CCD line scan camera to produce the panoramic image be stored directly. The projection optics then forms the panchromatic Line or the composite RGB line on at least one mirror from. This mirror is rotatable, with its rotational speed is synchronized to the line frequency. The line frequency is included the frequency at which the LCD lines are driven by the data source become. Alternatively, the projector itself can be synchronous to the line frequency be formed rotatable drivable. As a result, several Benefits achieved. On the one hand eliminates any coordinate transformation, because the line-shaped Panoramic image sections can be read out directly. It only one projector is necessary. The geometric resolution commercial LCD lines is high enough. Will now be the rotation speed sufficiently high, so does the viewer due to the inertia of the human eye a standing picture was. For this example, the mirror or the projector is rotated at a frequency greater than or equal to 25 Hz. Should only half rooms be illuminated, so by appropriate measures the necessary frequency be halved. The advantage of the rotatable mirror over the rotating projector is that lower masses need to be moved. there It should be noted that in addition to LCD lines, other light-emitting Elements of sufficient resolution can be used.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Lichtquelle und den LCD-Zeilen eine Linse angeordnet, mittels derer das Licht der Lichtquelle in einen parallelen Strahlengang überführbar ist.In a preferred embodiment is arranged between the light source and the LCD lines, a lens by means of of which the light of the light source can be converted into a parallel beam path.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Panorama-Bildprojektor mindestens zwei Projektoren, die zueinander synchronisiert sind. Hierdurch lässt sich die Helligkeit des Panoramabildes erhöhen, da aus thermischen Gründen der Lichtstrom der Lichtquelle beschränkt ist. Dabei ist es prinzipiell möglich, dass die beiden Projektoren durch getrennte Recheneinheiten oder durch eine gemeinsame Recheneinheit angesteuert werden.In a further preferred embodiment includes the panoramic image projector at least two projectors that are synchronized with each other. This leaves Increase the brightness of the panoramic image, because of thermal reasons, the luminous flux limited to the light source is. It is possible in principle that the two projectors by separate arithmetic units or be controlled by a common computing unit.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen den LCD-Zeilen und der Projektionsoptik jeweils ein Polarisationsfilter angeordnet.In a further preferred embodiment is one each between the LCD lines and the projection optics Polarizing filter arranged.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der rotierbare Spiegel mit einer Fassettenoberfläche ausgebildet, wobei alle Projektionsoptiken auf den gemeinsamen Spiegel abbilden.In a further preferred embodiment the rotatable mirror is designed with a faceted surface, where all projection optics reflect the common mirror.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Spiegel würfelförmig mit vier senkrecht zu seiner Drehachse liegenden Spiegelflächen ausgebildet.In a further preferred embodiment the mirror is cubic with formed four perpendicular to its axis of rotation mirror surfaces.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:The Invention will be described below with reference to a preferred embodiment explained in more detail. The Fig. Show:

1 einen schematischen Aufbau eines Projektors und 1 a schematic structure of a projector and

2 einen schematischen Aufbau mit zwei Projektoren. 2 a schematic structure with two projectors.

Der Projektor 1 umfasst eine Lichtquelle 2, die von einem Reflektor 3 halbförmig umgeben ist. Der Reflektor 3 ist dabei vorzugsweise als Parabol-Reflektor ausgebildet. Des Weiteren umfasst der Projektor 1 eine Linse 4, drei LCD-Zeilen 5, einen Polarisationsfilter 6 sowie eine Projektionsoptik 7. Die drei LCD-Zeilen 5 sind mit einer nicht dargestellten Datenquelle verbunden, in der die Datenbasis eines zu projizierenden Panoramabildes abgelegt ist. Das Panoramabild besteht aus zeilenförmig zusammengesetzten Ausschnitten, wobei jeder Ausschnitt als R-, G- und B-Bild vorliegt. Über die Datenquelle, die im einfachsten Fall als PC ausgebildet ist, werden die LCD-Zeilen 5 angesteuert und deren drei R-, G- und B-Streifen vor der Projektierungsoptik 7 zu einer RGB-Zeile zusammengesetzt. Des Weiteren ist die Datenquelle mit der Steuerung eines Motor 8 verbunden, der über ein Getriebe 9 ein Spiegel 10 rotatorisch antreibt. Die Projektionsoptik 7 ist auf den Spiegel 10 ausgerichtet, so dass der zeilenförmige RGB-Ausschnitt des Panoramabildes vom Spiegel 10 auf eine nicht dargestellte Leinwand umgelenkt wird. Wird nun die LCD-Zeile 5 synchron zur Rotation des Spiegels angesteuert, so wird das Panoramabild stückweise auf die Leinwand projiziert. Ist nun die Rotationsgeschwindigkeit bzw. die hierzu synchronisierte LCD-Zeilenfrequenz ausreichend groß, so sieht der menschliche Betrachter aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges ein stehendes, nicht flackerndes Panoramabild.The projector 1 includes a light source 2 from a reflector 3 is surrounded by a semicircle. The reflector 3 is preferably formed as a parabolic reflector. Furthermore, the projector includes 1 a lens 4 , three LCD lines 5 , a polarizing filter 6 as well as a projection optics 7 , The three LCD lines 5 are connected to a data source, not shown, in which the database of a panoramic image to be projected is stored. The panorama image consists of line-shaped composite sections, each section being present as an R, G and B image. About the data source, which is designed in the simplest case as a PC, the LCD lines 5 controlled and their three R, G and B strips in front of the projecting optics 7 assembled into an RGB line. Furthermore, the data source is with the control of a motor 8th connected via a gearbox 9 a mirror 10 rotatory drives. The projection optics 7 is on the mirror 10 aligned so that the line-shaped RGB cutout of the panoramic image from the mirror 10 is deflected to a screen, not shown. Now the LCD line 5 controlled synchronously to the rotation of the mirror, the panoramic image is projected piece by piece on the screen. If the rotational speed or the LCD line frequency synchronized therewith is sufficiently large, the human viewer sees a standing, non-flickering panoramic image due to the inertia of the human eye.

In der 2 ist eine Ausführungsform mit zwei Projektoren 1 dargestellt, die auf einem gemeinsamen Spiegel 10 arbeiten. Der Spiegel 10 ist würfelförmig ausgebildet, wobei der Spiegel über eine Drehachse 11 rotierbar antreibbar ist. Somit werden zeitgleich zwei zeilenförmige Ausschnitte des Panoramabildes auf die Leinwand projiziert. Dies kann entweder dazu ausgenutzt werden, die Rotationsfrequenz zu verringern oder aber die Beleuchtungsstärke auf der Leinwand zu erhöhen. Mit Hilfe der Polarisationsfilter lässt sich darüber hinaus ein stereofähiges Panoramabild erzeugen. Hierzu wird vorab ein Panoramabild aus zwei unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen und jeweils als Datenbasis abgespeichert. Beim Auslesen wird dann das eine Panoramabild dem einen Projektor 1 und das andere Panoramabild dem anderen Projektor 1 zugeführt, wobei deren Polarisationsfilter 6 unterschiedlich sind. Als Ergebnis werden dann zwei Panoramabilder unterschiedlichen Blickwinkels mit unterschiedlichen Polarisationsgraden auf die Leinwand projiziert. Setzt sich nun der Betrachter eine Polarisationsbrille auf, wobei der Polarisationsfilter des linken Auges auf den Polarisationsfilter des ersten Projektors und der Polarisationsfilter des rechten Auges auf den Polarisationsfilter des zweiten Projektors abgestimmt ist, so nimmt der Betrachter ein stereoförmiges Panoramabild wahr.In the 2 is an embodiment with two projectors 1 shown on a common mirror 10 work. The mirror 10 is cube-shaped, wherein the mirror via an axis of rotation 11 is rotatable drivable. Thus, at the same time two line-shaped sections of the panoramic image are projected onto the screen. This can either be exploited to reduce the rotational frequency or to increase the illuminance on the screen. In addition, the polarization filter can be used to create a stereoscopic panoramic image. For this purpose, a panoramic image is taken in advance from two different angles and stored in each case as a database. When reading out then the one panorama picture the one projector 1 and the other panorama picture to the other projector 1 supplied, wherein the polarization filter 6 are different. As a result, two panoramic images of different angles with different degrees of polarization are then projected onto the screen. If the observer now puts on polarized spectacles, with the polarization filter of the left eye matched to the polarization filter of the first projector and the polarization filter of the right eye to the polarization filter of the second projector, the viewer perceives a stereoscopic panoramic image.

Claims

A panoramic image projector, comprising a projector and a data source, wherein the projector comprises a light source, at least one of the data source controllable LCD element or LCD elements for generating a panchromatic or R, G and B image and a projection optics, characterized in that the one or more LCD elements are designed in the form of a line and generate a line-shaped section of a panoramic image whose data base which has been assembled in a row-like manner is stored in the data source, wherein the projector ( 1 ) is rotatable drivable synchronized to the line frequency of the data source or the projection optics ( 7 ) the line-shaped cutout on at least one mirror ( 10 ) and the mirror ( 10 ) is rotatably driven synchronized to the line frequency of the data source.

Panorama image projector according to claim 1, characterized in that between the light source and the LCD lines ( 5 ) a lens ( 4 ) is arranged, by means of which the light of the light source ( 2 ) can be converted into a parallel beam path.

Panorama image projector according to one of the preceding claims, characterized in that the panoramic image projector at least two projectors ( 1 ) synchronized with each other.

Panorama image projector according to claim 3, characterized in that between the LCD lines ( 5 ) and the projection optics ( 7 ) each have a polarizing filter ( 6 ) is arranged.

Panorama image projector according to claim 3 or 4, characterized in that the rotatable mirror ( 10 ) is formed with a Fassettenoberfläche and all projection optics ( 7 ) on the common mirror ( 10 ) depict.

Panorama image projector according to claim 5, characterized in that the mirror ( 10 ) cube-shaped with four perpendicular to its axis of rotation ( 11 ) lying mirror surfaces is formed.