DE112004001536T5

DE112004001536T5 - Weitwinkelscanner für Panoramaanzeige

Info

Publication number: DE112004001536T5
Application number: DE112004001536T
Authority: DE
Inventors: Harry Salt Lake City Streid; Rob Salt Lake City Christensen; Allen H. Sandy Tanner
Original assignee: Evans and Sutherland Computer Corp
Current assignee: Evans and Sutherland Computer Corp
Priority date: 2003-08-18
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-07-06
Also published as: US20050041219A1; GB2420876A; WO2005019931A1; US6871958B2; GB0602517D0; CA2535691A1; GB2420876B; JP2007503020A

Abstract

Weitwinkelanzeigesystem, bei welchem vorgesehen sind:
ein Lineararrayprojektor, der zum Projizieren eines Bildes entlang einer optischen Achse ausgebildet ist;
eine gekrümmte Anzeigeoberfläche;
ein im Wesentlichen ebener Scanspiegel, der eine Ebene festlegt, die entlang der optischen Achse angeordnet ist, und so ausgebildet ist, dass er sich ständig um eine Drehachse dreht, die im Wesentlichen in der Ebene des Spiegels liegt, und das Bild auf die Anzeigeoberfläche reflektiert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Panorama-Sichtanzeigesysteme. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Bereitstellung einer Anzeige mit sehr großem Winkel unter Verwendung eines einzigen Projektors.
Stand der Technik
Als Panoramaanzeige wird normalerweise eine solche angesehen, bei welcher die Horizontalabmessung erheblich größer ist als die Vertikalabmessung, so dass die Anzeige in Horizontalrichtung zumindest teilweise um den Betrachtungspunkt herum geschlungen ist. Panorama-Sichtanzeigesysteme sind bei einer Anzahl von Anwendungen wünschenswert. Eine spezielle Anwendung, die breite Sehfelder benötigt, stellen Flugsimulatoren und Flugtraining dar. Bislang wiesen Panorama-Flugsimulator-Sichtanzeigesysteme typischerweise mehrere Projektoren auf, wobei deren getrennte Bilder am Rand ineinander übergingen, um ein anscheinend durchgehend breites Sehfeld zu erzeugen. Normalerweise werden etwa drei bis zehn oder mehr einzelne Projektoren eingesetzt, und wurden Anzeigen mit mehreren Projektoren mit 64 oder mehr getrennten Projektoren vorgeschlagen, um das Bedürfnis eines Bildes mit hoher Auflösung über ein sehr breites Sehfeld zu erfüllen.
Zwei Arten derartiger Anzeigen wurden häufig bei der Simulation und beim Training eingesetzt. Die erste Art, die in 13 gezeigt ist, weist ein Panorama-Echtbildanzeigesystem 100 auf, bei welchem ein projiziertes, reales Bild 102 von einem Beobachter von einem Beobachtungspunkt 106 in der Nähe des Zentrums einer gekrümmten, vorderen Projektorsleinwand 108 betrachtet wird, im vorliegenden Fall einer Kuppel. Bei einem derartigen System sind mehrere Projektoren 110 typischerweise oberhalb und/oder hinter dem Betrachter angeordnet, vorzugsweise außerhalb des Gesichtsfelds. Für sehr große Sehfelder wird, wie dargestellt, eine Anzeigeleinwand in Form einer nahezu vollständigen Kuppel eingesetzt. Allerdings wird es mit zunehmendem Sehfeld immer schwieriger, Projektor an Orten anzuordnen, die eine gleichmäßige Beleuchtung und Auflösung zur Verfügung stellen, jedoch immer noch gegenüber der Beobachtung verborgen sind. Weiterhin sind momentane Verfahren zur Erzeugung des Übergangs von Bildern von benachbarten Projektoren nicht vollständig wirkungsvoll in der Hinsicht, den Rand zwischen Bildern zu verbergen, und ist die Farbanpassung benachbarter Bilder von mehreren Projektoren sehr schwierig. Das übliche Ergebnis besteht darin, dass zusammengesetzte Bilder mit erkennbaren Rändern und nicht übereinstimmender Färbung von einem Abschnitt des Bildes zu einem anderen vorhanden sind.
Eine andere, häufige eingesetzte Art einer Anzeige ist eine virtuelle Weitwinkelanzeige 112, die in den 14 und 15 gezeigt sind. Diese Art von Anzeige wird häufig für Simulatoren in der zivilen Luftfahrt eingesetzt. Bei dieser Art von Anzeige betrachtet ein Beobachter einen konkaven Spiegel 114, der eine Reflexion eines Bildes zur Verfügung stellt, das auf eine Rückprojektionsleinwand 116 projiziert wurde. Das Objekt des Kollimatorspiegels ist ein reales Bild, das von mehreren Projektoren 118 projiziert wird. Bei diesem System sind sowohl die Projektoren als auch der Augenpunkt 120 (innerhalb des Cockpits 122 des Simulators) gegenüber dem Zentrum der Krümmung 126 der Leinwand versetzt, und gegenüber dem Zentrum der Krümmung 124 des Spiegels.
Die in den 14 und 15 dargestellte Geometrie führt zu Problemen für Projektoren im allgemeinen, und insbesondere für Panoramaanzeigen mit mehreren Projektoren. Wie in 15 gezeigt, gibt es im Raum einen einzelnen Punkt 130, der von einem optischen Projektionssystem bevorzugt wird, um die größte Lichtmenge zum Beobachtungsort 120 zu richten. Im Idealfall würde das gesamte Licht nach unten und um diesen Punkt herum zu sämtlichen Flächen der Projektionsleinwand 116 projiziert. Allerdings ist es unmöglich, mehrere Projektoren an einem einzigen Punkt im Raum anzuordnen. Weiterhin weisen die Objektive mit niedriger f-Zahl, die für CRT-Projektoren benötigt werden, normalerweise keine ausreichende Tiefenschärfe auf, um es zu ermöglichen, eine Anordnung am bevorzugten Ort 130 zu erzielen. Weiterhin sind große Projektoren an diesen Positionen problematisch für Trainingsanwendungen, welche sich bewegende Basen einsetzen. Die große Masse mehrerer Projektoren, die hoch oberhalb der Leinwand angeordnet sind, erzeugt ein nicht akzeptierbares großes Trägheitsmoment bei Simulatoren oder anderen Anwendungen, welche Bewegungssysteme aufweisen. Aus diesem Grund sind bei momentanen virtuellen Weitwinkelsystemen, beispielsweise bei jenem, das in 14 dargestellt ist, Projektoren an einer Kompromissposition unterhalb des idealen Orts und hinter diesem angeordnet.
Ein Laserprojektor kann eine ausreichende Tiefenschärfe aufweisen, damit er von dem idealen Punkt deutlich oberhalb der Leinwand aus projiziert, jedoch muss er mit einer signifikanten Verkippung nach unten relativ zur Vertikalachse der Leinwand gescannt werden. Jene Art von Scannern, die in der Vergangenheit bei Laserprojektoren eingesetzt wurden, können keinen verkippten Scan über einen großen Winkel durchführen, der sowohl für eine virtuelle Anzeige über einen großen Winkel als auch für eine Panorama-Realbildanzeige benötigt wird.
Panoramascanner wurden für Lineardetektorarrays entwickelt. Bei bisherigen Systemen erfolgt der Weitwinkelscan eines linearen (oder zweidimensionalen) Arrays aus Sensoren oder Lichtmodulatoren normalerweise mit einem Spiegel oder einem Prisma in einem Winkel von 45 Grad zu einer Drehachse, die senkrecht zur Achse (oder Ebene) des Sensors angeordnet ist. Da eine derartige Anordnung dazu führt, dass das projizierte oder abgetastete Bild über 360 Grad für jede Umdrehung des Scanelements rollt, wenn sich dieses dreht, weisen derartige Scanner normalerweise ein doppelt reflektierendes Spiegelsystem oder Prisma auf, das sich mit der Hälfte der Scannerrate dreht, um die ordnungsgemäße Orientierung des Bilds wieder herzustellen. Diese Systeme stellen einen Scan über vollständige 360 Grad zur Verfügung, benötigen jedoch eine Bilddrehvorrichtung, die sich kontinuierlich mit der halben Scanrate dreht. Da derartige Systeme eine dynamische Synchronisierung von zwei Elementen benötigen, die sich mit unterschiedlichen Raten drehen, wobei eine exakte optische Ausrichtung über mehrere Reflexionen aufrechterhalten werden muss, sind sie teuer in der Herstellung, weisen Probleme in Bezug auf die Genauigkeit auf, und sind schwer und schwierig auszugleichen. Daher werden sie selten bei Hochgeschwindigkeits-Scansystemen eingesetzt.
In der Vergangenheit wiesen Laserprojektoren nur die Fähigkeit auf, einen einzelnen Lichtstrahl über einen engen Winkel zu scannen, während dieser bezüglich eines Pixels zum Zeitpunkt moduliert wurde, um ein projiziertes Rasterbild zu erzeugen. Es gibt zahlreiche Arten von Laserprojektoren, die einen einzelnen Strahl rastermäßig abtasten, und die beispielsweise ein sich drehendes Vieleckrad für eine schnelle Achse einsetzen, und ein Galvanometer für eine langsame Achse. Diese Art von Projektoren weist Einschränkungen in Bezug auf die Bitgröße in Abhängigkeit von der Projektionsentfernung auf, und erzeugt daher ein enges Bild. Diese Arten von Projektoren setzen manchmal eine Vergrößerungslinse ein, um die Abbildungsentfernung zu verkürzen. Dieses Verfahren ist für eine Panoramaanzeige ungeeignet, da es die Pixel sowohl in Horizontalrichtung als auch in Vertikalrichtung vergrößert. Darüber hinaus haben Einschränkungen bezüglich der Bandbreite die Entwicklung einer hoch auflösenden Panoramaanzeige mit einem einzigen Projektor behindert, der einen einzigen Laserstrahl moduliert.
Ein Verfahren zum Scannen eines linearen Arrays zur Ausbildung eines Bildes verwendet ein Gitterlichtventil (GLV) zum Projizieren eines linearen Arrays über ein enges Sehfeld auf einer flachen Leinwand. Leider geht einfach nur die Verwendung eines GLV nicht das Problem an, eine Panoramaanzeige auf einer gekrümmten Leinwand zu erzeugen. Bisherige Systeme für die Weitwinkelprojektion weisen weiterhin am Kopf angebrachte Laserprojektoren auf, die einen Zeilenscanner aufweisen. Eine derartige Art eines Systems scannt ein eindimensionales Bild über ein relativ begrenztes Sehfeld ab. Da keine Versetzung vorhanden ist, muss der Scanner an der Beobachtungsposition (beispielsweise auf einem Helm) angebracht sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, ein Direktbetrachtungs-Anzeigesystem zu entwickeln, das ein breites Sehfeld von einem einzigen Projektionsort projizieren kann, das stärker nahezu für eine gleichmäßige Anzeige optimiert ist, und eine gute Farbanpassung und keine Ränder zur Verfügung stellt.
Die Erfindung stellt in vorteilhafter Art und Weise ein Weitwinkel-Anzeigesystem zur Verfügung, das einen Lineararrayprojektor aufweist, eine gekrümmte Anzeigeoberfläche, und einen im Wesentlichen ebenen Scanspiegel. Der Lineararrayprojektor ist so ausgebildet, dass er ein Bild entlang einer optischen Achse zum Scanspiegel projiziert. Der Scanspiegel ist so ausgebildet, dass er sich ständig um eine Achse im Wesentlichen in der Ebene des Spiegels dreht, und das Bild auf die Anzeigeoberfläche reflektiert.
Gemäß einem anderen, detaillierteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der Scanspiegel zwei parallele, entgegengesetzte reflektierende Seiten auf, und dreht sich mit der Hälfte der Bildwiederholungsrate des Projektors.
Gemäß einem anderen, detaillierteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Lineararrayprojektor so ausgebildet, dass er ein Bild projiziert, das eine Gruppe von Linien aus Pixeln aufweist, wobei die Drehachse des Scanspiegels parallel zur Linie der Pixel verläuft. Der Scanspiegel ist so ausgebildet, dass er die Pixellinien auf die gekrümmte Anzeigeoberfläche reflektiert, und das Bild über diese abtastet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das System mehrere Lineararrayprojektoren aufweisen, welche Bilder an dem Scanspiegel projizieren, um so ein zusammengesetztes Panoramabild auf der Anzeigeoberfläche zu erzeugen.
Gemäß noch einem anderen, detaillierteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das System einen mehreckigen Scanspiegel mit mehreren vertikalen, reflektierenden Oberflächen aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er Bilder von mehreren Lineararrayprojektoren reflektiert.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung deutlich, im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, welche als Beispiele Merkmale der Erfindung darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines Weitwinkelscanners gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht des Weitwinkelscanners von 1.
3 ist eine Perspektivansicht eines virtuellen Weitwinkel-Anzeigeflugsimulators, der einen alternative Ausführungsform eines Weitwinkelscanners gemäß der vorliegenden Erfindung einsetzt.
4 ist eine Ansicht einer realen Weitwinkelbildanzeige, die einen ähnlichen Weitwinkelscanner wie jenen von 3 einsetzt.
5 ist eine Aufsicht auf den Weitwinkelscanner von 4.
6a–6d sind Aufsichten auf einen ebenen Scanspiegel und einen gefalteten Spiegel, wobei die relativen Auswirkungen einer Gelenkverbindung des gefalteten Spiegels gezeigt sind.
7 ist eine vergrößerte Aufsicht auf einen ebenen Scanspiegel und eine gekrümmte Leinwand, wobei einige Auswirkungen der Spiegeldicke in Bezug auf die Projektionsposition auf der Anzeigeleinwand gezeigt sind.
8 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines ebenen Scanspiegels, wobei einige Auswirkungen der Spiegeldicke relativ zur anscheinenden Pixelgröße gezeigt sind.
9 ist ein Diagramm, das die Auswirkungen einer Abweichung der Pixellinie gegenüber der Vertikalrichtung zeigt.
10 ist eine Aufsicht auf ein Panorama-Scannersystem, welches zwei Projektoren und einen ebenen Scanspiegel einsetzt, um ein Bild von 360 Grad zu erzeugen.
11 ist eine Aufsicht auf ein Panorama-Scannersystem, das drei Projektoren und einen mehreckigen Scanspiegel einsetzt, um eine Panoramaanzeige zu erzeugen.
12 ist eine Ansicht eines Panorama-Scannersystems, das mehrere Projektoren in einer einzigen Einheit einsetzt, mit einem gefalteten Spiegel für jeden Projektor, und mit einem einzigen mehreckigen Scanspiegel.
13 ist eine Ansicht eines Flugsimulators nach dem Stand der Technik, der eine reale Bildanzeige einsetzt, die mehrere Projektoren dazu verwendet, ein Panoramabild an der Innenseite einer Kuppelanzeigeoberfläche zu erzeugen.
14 ist eine Darstellung eines Flugsimulators nach dem Stand der Technik, der mehrere Projektoren zur Erzeugung eines virtuellen Panoramabildes verwendet.
15 ist eine Ansicht des Flugsimulators von 14.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es erfolgt nunmehr eine Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten, beispielhaften Ausführungsformen, und es werden spezielle Begriffe zu deren Beschreibung verwendet. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass hiermit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung angestrebt wird. Abänderungen und weitere Modifikationen der erfindungsgemäßen Merkmale, die hier erläutert werden, und zusätzliche Anwendungen der Grundlagen der Erfindung, wie sie hier erläutert werden, die Fachleuten auf diesem Gebiet auffallen werden, welche die vorliegende Offenbarung kennen, sollen vom Umfang der Erfindung umfasst sein.
Die Erfinder haben eine neue Art eines Laserscanners zum Umgeben eines Betrachters mit einem Panoramabild entwickelt. Zum Zwecke der vorliegenden Erläuterung werden die Begriffe "Panoramabild" und "Panoramaanzeige" dazu verwendet, eine Anzeige oder ein Bild zu bezeichnen, bei welcher bzw. welchem die horizontale Abmessung erheblich größer ist als die vertikale Abmessung. Offensichtlich sind "horizontal" und "vertikal" relative Begriffe. Sie betreffen nicht irgendeine bestimmte Beziehung zum Horizont der Erde, sondern betreffen frei wählbare, orthogonale Achsen. Die Bedeutung der Vertikalen in Bezug auf die Horizontale werden aus der nachstehenden Erläuterung deutlicher.
Für Direktbetrachtungs-Anzeigesysteme ist es wünschenswert, ein breites Sehfeld von einem gemeinsamen Ort aus zu projizieren, das stärker nahezu für eine gleichmäßige Anzeige optimiert ist, und eine zufrieden stellende Gleichheit der Farben zur Verfügung stellt, ohne Ränder. Bei einem System wie jenem, das in 13 gezeigt ist, würde der bevorzugte Projektorort zur Erfüllung dieser Anforderungen irgendwo in der Nähe des Zentrums der Kuppel liegen, jedoch hinter dem Betrachtungspunkt 106, und oberhalb von diesem. Ein ähnliches System wäre für virtuelle Weitwinkelsysteme wünschenswert, beispielsweise jenes, das in den 14 und 15 gezeigt ist, bei welchem der Betrachtungspunkt 120 gegenüber der optischen Achse einer Leinwand und eines Spiegels versetzt ist.
Die vorliegende Erfindung geht diese Anforderungen dadurch an, dass es eine vertikale Säule aus Pixeln, die von einem Lineararray-Raumlichtmodulator erzeugt wird, als die Bildquelle projiziert. Diese Säule aus Pixeln wird über einen großen Winkel gescannt, um ein Panoramasehfeld zu erzeugen, wobei sich der Scanner oberhalb des Beobachtungspunktes und hinter diesem befindet. Diese versetzte Geometrie erzeugt Probleme bei Projektoren im allgemeinen, und insbesondere bei Panoramaanzeigen, die mehrere Projektoren verwenden. Normalerweise sollten Projektoren in der Nähe des Beobachtungspunktes zur Erzielung einer besten Helligkeit und eines besten Kontrastes angeordnet sein. Dies wird schwierig, wenn mehrere Projektoren verwendet werden, wie in den 13 und 14 gezeigt. Der Weitwinkel-Laserscanner gemäß der vorliegenden Erfindung geht diese Probleme an.
Die 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform eines Panoramarealbild-Anzeigesystems 10, das die Erfinder gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut haben. Dieses System weist einen Lineararrayprojektor 12 (also einen GLV-Projektor) auf, eine gekrümmte Anzeigeleinwand 14, und einen flachen (also im Wesentlichen ebenen) Scanspiegel 16, der eine Drehachse 18 in der Ebene des Spiegels aufweist. Die gekrümmte Anzeigeleinwand weist eine Achse oder ein Krümmungszentrum 20 auf. Die Drehachse verläuft parallel zur Krümmungsachse, und vorzugsweise kollinear mit dieser.
Der primäre Betrachterort oder Augenpunkt 22 befindet sich unterhalb des Scanspiegels 16 und annähernd auf der Drehachse oder Krümmungsachse 18 bzw. 20, bei Betrachtung der konkaven Seite der Leinwand 14. Allerdings könnte die Anzeigeleinwand auch eine Rückprojektionsleinwand sein, wodurch ein sekundärer Betrachterort 24 erzeugt wird, der die konvexe Seite der gekrümmten Leinwand betrachtet. Während die in den 1 und 2 gezeigte Leinwand um eine einzige Achse gekrümmt ist (also die Leinwand einen Abschnitt eines Zylinders bildet), kann diese Ausführungsform der Erfindung auch bei einer doppelt gekrümmten Leinwand eingesetzt werden (also einer Leinwand, die einen Abschnitt einer Kugel bildet), wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist.
Der Lineararrayprojektor 12 projiziert ein Bild entlang einer optischen Achse 26 zum Scanspiegel 16, der das Bild auf die Leinwand 14 reflektiert. Die optische Achse verläuft schräg zur Drehachse 18 des Scanspiegels. Um ein projiziertes Feld zu scannen, das um den Augenpunkt 22 herum geschlungen ist, muss die Projektionsrichtung in einem schrägen Winkel zur Drehachse des Scanners verlaufen. Dies ist zu dem Zweck erforderlich, dass das Licht von dem Scanspiegel nicht zurück auf den Projektor reflektiert wird, wenn es einen Scan über ein kontinuierliches Sehfeld durchführt. Anderenfalls würde der Körper des Projektors selbst einen Schatten auf einen Abschnitt der Leinwand werfen. Dies ermöglicht es darüber hinaus, dass der Scanner an einer anderen Position als dem Augenpunkt der Panorama-Realbildanzeige angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise erreicht die Erfindung dies ohne ein getrenntes Element zum Ausgleich der Drehung. Stattdessen scannt sie einen linearen Array über ein Panoramasehfeld ab, ohne ein zweites, die Drehung ausgleichendes Element, das sich in einer vom Scan verschiedenen Geschwindigkeit dreht. Der Projektor ist so ausgebildet, dass er das Bild so erzeugt, dass er einen kontinuierlichen Scan einer vertikalen (anstatt einer horizontalen) Linie von Pixeln 28 durchführt. Die Bezeichnung "vertikal" ist relativ zur Orientierung der Drehachse 18 des Scanspiegels, welche der vertikalen Abmessung des Panoramabilds entspricht, wie voranstehend erläutert. Die projizierte Linie aus Pixeln verläuft parallel zur Drehachse des Scanspiegels.
Der Scanspiegel 16 ist so ausgebildet, dass er sich ständig um seine Drehachse 18 dreht, um das Bild auf die Leinwand 14 zu reflektieren. Das Bild, das von dem GLV-Projektor 12 erzeugt wird, wird durchgehend mit einer Bildwiederholungsrate von beispielsweise 60 Hz gescannt. Während jedes Bildwiederholungszyklus dreht sich der ebene Scanspiegel über eine Hälfte einer Drehung, wobei jede gescannte Vertikallinie 28 des Bilds auf die Leinwand an ihrem ordnungsgemäßen Ort reflektiert wird, um das gesamte Bild zu reproduzieren. Die Winkelverschwenkung des Spiegels führt dazu, dass das Bild über einen sehr großen Bogen projiziert wird, was zu einem breiten Panoramabild führt. Bei einer Ausführungsform weist der Scanspiegel zwei reflektierende Seiten 16a, 16b auf, und dreht sich mit einer Rate, welche die Hälfte der Bildwiederholungsrate beträgt (also 30 Hz). Dies ist deswegen möglich, da jede Seite des Spiegels das Bild über die Leinwand während eines Bildwiederholungszyklus des Projektors scannt, und dann während des nächsten Zyklus abgewandt ist.
Der Projektor 12 weist eine Projektorlinse 30 mit einer externen Pupille 32 auf, um das Bild der vertikalen Säule der Pixel 28 zu projizieren. Zum Zwecke der vorliegenden Erläuterung wird angenommen, dass das reale Bild an diesem Punkt aus der vertikalen Säule aus Pixeln besteht, die moduliert werden kann, wenn sich der Scanner dreht, um ein zweidimensionales Bild auf der Leinwand 14 zu erzeugen. Der Scanspiegel 16 befindet sich vorzugsweise an der Position der externen Pupille 32. Dies erfolgt so, dass das auf dem Scanspiegel erzeugte Bild so klein wie möglich ist, wodurch der Einsatz eines kleineren Spiegels ermöglicht wird. Die Projektorlinse ist so ausgerichtet, dass sie einen Winkel ϕ zwischen der optischen Achse 26 und der Drehachse 18 des Scanspiegels hervorruft. Der Winkel ϕ ist so gewählt, dass die ordnungsgemäße Versetzung des Projektionspunkts (also des Ortes der Projektorlinse) gegenüber dem Beobachtungspunkt 22 für ein Realbild-Anzeigesystem erreicht wird. Ein Winkel von ϕ = 55 Grad wurde bei diesem System eingesetzt, obwohl auch andere Winkel verwendet werden könnten.
Der Scanspiegel 16 stellt den Hauptscanmechanismus dar, der ständig durch einen (nicht gezeigten) Servomotor angetrieben wird, der phasenstarr mit der Bildaktualisierungsrate des Projektors 12 gekoppelt ist, typischerweise 60 Hz. Bei einem Beispiel werden annähernd 110 Grad der durchgehenden Drehung um 360 Grad der Scanspiegelbaugruppe für jede Seite der Spiegelbaugruppe eingesetzt, um zwei kontinuierliche Scans von 220 Grad relativ zum Augenpunkt 22 auf der Beobachtungsleinwand 14 für jede Drehung des Spiegels zu erzeugen. Dies erfordert eine Drehrate von 30 Hz (1800 Umdrehungen pro Minute) des Scanspiegels.
Der sich drehende Scanspiegel 16 ist einigen technischen Einschränkungen unterworfen, infolge seiner Drehung und infolge seiner Geometrie. Einige von diesen sind in den
7–9 gezeigt. Ein Gesichtspunkt betrifft die Drehbewegung des Spiegels. Wie in 9 gezeigt, würde der schräge Einfall des projizierten Bildes (Linie der Pixel) 28 auf den sich drehenden Spiegel normalerweise dazu führen, dass sich das projizierte Bild dreht, dargestellt durch die gestrichelte Linie 34. Da das Bild, das von dem GLV erzeugt wird, im Wesentlichen eine vertikale Säule aus Pixeln mit einer Dicke von Null ist, tritt jedoch keine Bilddrehung auf, soweit die Linie der Pixel parallel zur Drehachse 18 des Scanspiegels verläuft, und ist keine Komponente des Linienbildes vorhanden, die sich senkrecht zur Drehachse des Scanspiegels erstreckt.
Einen anderen Gesichtspunkt stellt die Dicke des Spiegels dar. Wie erwähnt, verwendet die Scanspiegelbaugruppe 16 einen zweiseitigen Spiegel. Da der Spiegel keine Dicke von Null aufweisen kann, weist jede Scanspiegeloberfläche eine kleine Versetzung T (gleich der Hälfte der Gesamtdicke des Spiegels) gegenüber der Drehachse 18 auf, wie in den 7 und 8 gezeigt ist. Diese Versetzung führt dazu, dass das Bild geringfügig sowohl in Horizontal- als auch in Vertikalrichtung abgelenkt wird, wenn sich der Scanspiegel dreht. Wie in 7 gezeigt, trifft dann, wenn jede Spiegeloberfläche 16a, 16b des Scanspiegels um eine Entfernung T gegenüber der Drehachse versetzt ist, die Bildquelle auf den Spiegel in einer näheren Entfernung von ΔT auf, wenn sich der Spiegel gegenüber der Normalposition dreht. Wie aus der Seitenansicht von 8 deutlich wird, führt dies dazu, dass das Bild um die Entfernung ΔP nach oben auf der Leinwand nach links und rechts des Zentrums in Horizontalrichtung der Leinwand verschoben wird. Die Erfinder haben die Größe von ΔP für verschiedene Bedingungen berechnet, und haben ermittelt, dass sie gut innerhalb der Fehlertoleranz für Anwendungen sowohl mit kollimierter Anzeige als auch direkter Betrachtungsanzeige liegt.
Die Spiegelversetzung gegenüber der Drehachse führt auch zu einer Horizontalverschiebung des Bildes bei der Drehung. Wie in 7 gezeigt, trifft die Bildquelle auf die Spiegeloberfläche 16a, 16b in einer Entfernung T gegenüber der Drehachse auf, und wird, wenn sich der Spiegel dreht, diese Entfernung um ΔT vergrößert. Die Erfinder haben ermittelt, dass der Winkelfehler E kleiner als 0,7 Grad für einen Spiegel mit einer Dicke von 0,5'' und eine Leinwand mit einem Radius von 48'' ist. Dieses Fehlerniveau wird als akzeptabel für die meisten Anwendungen angesehen. Sowohl der horizontale als auch der vertikale Fehler können auf Null im Vorwärts-Sehfeld eingestellt werden, und nehmen bis zu den Werten zu, die bei einem Azimuthwinkel von +90 Grad angegeben sind. Ist eine höhere geometrische Genauigkeit erforderlich, so kann diese dadurch erzielt werden, dass eine nicht lineare Bildabbildung (NLIM) in dem Bildgenerator durchgeführt wird.
Der schräge Einfallswinkel auf die Projektionsleinwand führt weiterhin dazu, dass eine Defokussierung von oben nach unten des Bildes hervorgerufen wird. Fachleute auf diesem Gebiet wissen, dass dies durch eine Scheinpflug-Verkippung des GLV korrigiert werden kann. Eine geometrische Korrektur der Trapezverzerrung des Bildes und der Projektion auf eine kugelförmige Leinwand können ebenfalls mittels NLIM in dem Bildgenerator durchgeführt werden.
Zusätzliche Ausführungsformen von Weitwinkelanzeigen gemäß der Erfindung sind in den 3–5 dargestellt. Eine virtuelle Weitwinkelanzeige 50 (ähnlich der Anordnung von 14) ist in 3 gezeigt. Eine reale Weitwinkelbildanzeige 60 unter Verwendung der gleichen Art eines Projektionssystems ist in 4 gezeigt, wobei 5 eine entsprechende Aufsicht auf dieses System ist. Diese Ausführungsform des Projektorsystems stellt eine Panoramaanzeige zur Verfügung, welche zwei Spiegel anstelle von einem einsetzt. Bei dieser Ausführungsform sind der GLV-Projektor 52 und die Projektorlinse 54 im Wesentlichen ebenso wie bei der Ausführungsform von 1. Der Projektor schickt ein Bild entlang einer optischen Achse 55 zu einem flachen, gefalteten Spiegel 56. Der gefaltete Spiegel 56 reflektiert das Bild auf den Scanspiegel 58, der das Bild auf die gekrümmte Projektionsleinwand 62 reflektiert. Wie bei der Ausführungsform der 1 und 2 weist die Projektorlinse 54 des Projektors eine externe Pupille 76 auf, und ist der Scanspiegel 58 vorzugsweise an der Position der externen Pupille angeordnet, so dass die Größe der projizierten Strahlen auf dem Spiegel so klein wie möglich ist. Es wird eine externe Pupille bevorzugt, jedoch können auch Linsen mit einer internen Pupille eingesetzt werden, und benötigen dann einfach einen größeren Spiegel.
Der Scanspiegel 58 ist so angeordnet, dass seine Drehachse 64 parallel zu einer Vertikalachse 66 (also Krümmungsachse) der gekrümmten Projektionsleinwand 62 und vorzugsweise kollinear dazu verläuft. Es wird deutlich, dass eine doppelt gekrümmte Oberfläche, etwa die in 3 gezeigte Leinwand, eine unendliche Anzahl an Krümmungsachsen aufweist. Allerdings gibt es eine bevorzugte Krümmungsachse, nämlich die Achse der horizontalen Krümmung in Bezug auf die Orientierung des Panoramabildes. Anders ausgedrückt ist eine Achse, die parallel zur vertikalen Abmessung des Bildes verläuft, und das Zentrum der horizontalen Krümmung der Leinwand darstellt, die gewünschte Krümmungsachse.
Der Scanspiegel weist zwei parallele, reflektierende Seiten 58a, 58b auf, die entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, und symmetrisch zur Drehachse. Der Scanspiegel dreht sich ständig in Richtung eines Pfeils 68, um ein regelmäßig aktualisiertes Bild auf der Leinwand zu scannen. Die Drehachse des Scanspiegels verläuft parallel zur Vertikalachse 70 und in einer Entfernung Δ von dieser des gefalteten Spiegels. Die Entfernung Δ und die Höhe beider Spiegel sind so gewählt, dass sichergestellt wird, dass alle projizierten Strahlen von dem Scanspiegel angenommen werden, und nicht durch den gefalteten Spiegel nach Reflexion durch den Scanspiegel gestört werden. Das sich ergebende Bild kann entweder direkt von einem primären Betrachtungspunkt 72 unterhalb des Scanspiegels betrachtet werden, oder von einem sekundären Betrachtungspunkt 72a außerhalb der Krümmung der Leinwand aus (bei Einsatz einer Rückprojektionsleinwand). Alternativ kann, wie in 4 gezeigt, das Bild über Reflexion von einem großen Kollimatorspiegel 74 betrachtet werden, der vor einer Rückprojektionsleinwand angeordnet ist, wie in 3 gezeigt, entsprechend der in 15 gezeigten Geometrie. Die Ausführungsform von 3 ersetzt im Wesentlichen die mehreren Projektoren 110 der 14 und 15 durch einen einzigen Projektor und einen einzigen Scanspiegel am selben Ort oder nahe zu diesem, oder an einem besseren Ort, um so das gleiche Panoramabild zur Verfügung zu stellen.
Wie bei der Ausführungsform von 1 ist die optische Achse 55 in einem nach unten verkippten Winkel ϕ angeordnet, wobei dieser Winkel so gewählt ist, dass der Projektor ein einem besseren Ort angeordnet wird, entweder für die Realbildanzeige oder die kollimierte virtuelle Weitwinkelanzeige. Die optische Achse verläuft schräg zur Achse des Scanspiegels, so dass der Scanner an einem Ort mit Ausnahme des Augenpunktes oder primären Betrachtungsortes 72 der Panorama-Realbildanzeige von 4 angeordnet werden kann, und ermöglicht wird, dass die Hauptkeule des Lichts von einer Rückprojektionsleinwand im Wesentlichen zum Augenpunkt in der virtuellen Anzeige von 3 gerichtet ist. Bei den in den 3–5 gezeigten Ausführungsformen sind die Anzeigeleinwände 62 so dargestellt, dass sie eine doppelte Krümmung aufweisen. Allerdings kann das Anzeigesystem dieser Ausführungsformen auch bei einer einfach gekrümmten Anzeigeoberfläche verwendet werden, wie bei der Ausführungsform von 1. Entsprechend können die Leinwände Vorwärts- oder Rückwärtsprojektionsleinwände bei den Realbildanzeigen der 1, 2, 4 und 5 sein.
Der gefaltete Spiegel 56 ist normalerweise ortsfest, kann jedoch um seine Vertikalachse 70 für ein größeres Sehfeld gelenkig gelagert oder in Schwingungen versetzt werden, wie in den 6a–6d gezeigt ist. Man weiß, dass bei einem einzigen Spiegel nach Reflexion der Einfallswinkel verdoppelt wird. Wenn zwei Spiegel gelenkig in Reihe angeordnet sind, wird ein zusätzliches Scaninkrement erzielt, das für einige Anwendungen mit sehr weitem Sehfeld erforderlich sein kann. Betrachtet man die Ansichten von oben nach unten des gefalteten Spiegels 56 und des Scanspiegels 58 in den 6a–6d, so wird das von den Spiegeln reflektierte Lichtbündel 80 in einer Linie auf der Leinwand 62 gesammelt, weist jedoch an den Spiegeln einen signifikanten Querschnitt auf. Für kleine Projektionswinkel kann das gesamte Licht gesammelt und durch den Scanspiegel reflektiert werden, wie in 6a gezeigt. Bei größeren Winkeln sperrt der Rand 82 des Scanspiegels einen Teil des Lichts, wie in 6b gezeigt ist. Wenn jedoch der gefaltete Spiegel geringfügig relativ zum Scanspiegel gedreht wird, wie in 6c gezeigt, dann kann das gesamte Licht zur Leinwand geschickt werden, um einen größeren Projektionswinkel zu erzielen.
Wenn sich der Scanspiegel 58 durch einen einzigen Scanzyklus dreht (also eine halbe Drehung), dreht sich der gefaltete Spiegel 56 geringfügig in der entgegengesetzten Richtung, folgend der Bewegung des Scanspiegels. Dies ermöglicht es, dass das gesamte Lichtbündel 80 des Bildes auf den Spiegel gerade zu Beginn des Zyklus auftrifft, wie in 6c gezeigt, und gerade am Ende des Zyklus, wie in 6d gezeigt. Wenn der Scanspiegel das Ende eines einzelnen Scanzyklus erreicht, muss der gefaltete Spiegel schnell auf seine Position zu Beginn des Scanzyklus zurückgestellt werden, und der Vorgang wiederholt werden. Diese Anordnung macht es erforderlich, dass der gefaltete Spiegel schnell zwischen den in den 6c und 6d gezeigten Positionen schwingt, mit einer Rate, die das Doppelte der Drehfrequenz des Scanspiegels beträgt. Diese Schwingung ist durch den Doppelkopfpfeil 84 in den 3 und 5 angedeutet. Es wird deutlich, dass die Drehachse 70 des gefalteten Spiegels parallel zur Drehachse 64 des Scanspiegels verläuft, so dass keine Drehung des Bildes durch das Schwingen des gefalteten Spiegels hervorgerufen wird. Diese Konfiguration ermöglicht es in vorteilhafter Weise, dass das System ein breiteres Projektionsfeld erzeugt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass bei dieser Konfiguration ein Panoramabild mit einer Breite von 270 Grad unter Verwendung eines einzelnen Projektors erzeugt werden kann.
In vorteilhafter Weise kann das Weitwinkelanzeigesystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren Projektoren versehen sein, die einen Scan von vollständigen 360 Grad ermöglichen, und/oder kann Projektoren oder Systeme mit verschiedenen Einschränkungen einsetzen. So kann beispielsweise wie in 10 gezeigt, ein Mehrfachprojektorsystem 90 mit zwei Projektoren 92 versehen sein, die an entgegengesetzten Seiten eines einzelnen, zweiseitigen, ebenen Abtastspiegels 94 angeordnet sind. Wenn sich der Spiegel dreht, wird die Vertikallinie der Pixel von dem Projektor über eine Hälfte der Vollkreisleinwand 96 gescannt, um ein vollständig umgebendes Panoramabild zur Verfügung zu stellen. Ein Projektor 92a projiziert ein Bild 98a über eine erste Hälfte der Leinwand, vom Punkt A zum Punkt B, während der andere Projektor ein Bild 98b über eine zweite Hälfte der Leinwand vom Punkt B zum Punkt A scannt. Wie bei den Systemen nach dem Stand der Technik, die voranstehend beschrieben wurden, kann dieses System mit einfach oder doppelt gekrümmten Vor- oder Rückprojektionsleinwänden eingesetzt werden.
Die Anordnung von 10 ist nicht auf zwei Projektoren beschränkt, sondern kann mit jeder Anzahl von Projektoren eingesetzt werden. So können beispielsweise zusätzliche Projektoren 98c, 98d so angeordnet sein, dass sie den Abschnitt des Bildes weiter unterteilen, das von einem einzigen Projektor zur Verfügung gestellt wird. Das Vorsehen zusätzlicher Projektoren kann dazu wünschenswert sein, die Auflösung des Gesamtbildes zu erhöhen. Wenn beispielsweise jeder Projektor eine maximale Pixeldichte in Horizontalrichtung zur Verfügung stellt, kann die Pixeldichte des gesamten, zusammengesetzten Bildes durch Einsatz mehrerer Projektoren vergrößert werden. Diese Vorgehensweise kann selbst dann eingesetzt werden, wenn ein vollständig umgebendes Bild nicht gewünscht ist. So könnten beispielsweise bei der Ausführungsform von 1 zwei Projektoren auf denselben Scanspiegel gerichtet sein, wobei jeder Projektor um eine gewisse Wickelentfernung gegenüber dem anderen versetzt ist, und jeder die Hälfte des Panoramabildes zur Verfügung stellt, obwohl nicht ein zusammengesetztes Bild geschaffen wird, das den Beobachtungspunkt vollständig umgibt.
Mehrere Projektoren können auch dazu eingesetzt werden, um Einschränkungen bezüglich der Bandbreite in dem Bildgenerator (IG) zu überwinden. Wenn ein IG-Kanal nur die Kapazität aufweist, ein relativ enges Bild oder ein Bild mit niedrigerer Auflösung bei der gewünschten Bildwiederholungsrate zu scannen, können mehrere IG-Kanäle dazu eingesetzt werden, das erwünschte hoch auflösende Bild als Zusammensetzung von Bildern von mehreren Projektoren zur Verfügung zu stellen.
Eine andere Ausführungsform eines Panoramaprojektionssystems 140, die mehrere Projektoren einsetzt, ist in 11 gezeigt. Diese Anordnung verwendet einen mehreckigen Scanspiegel 142 zum Scannen des Bildes über die kreisförmige Leinwand 144. Wie dargestellt, ist der Scanspiegel dreieckförmig, und weist drei vertikale reflektierende Seiten 146 auf. Es können auch andere Formen eingesetzt werden. Wenn sich der Spiegel um seine Vertikalachse 148 über einen vollen Kreis dreht, reflektiert er aufeinander folgend das Bild von jedem Projektor 150a–150c auf einen Abschnitt der Leinwand.
Die Ausführungsformen gemäß den 10 und 11 weisen jeweils mehrere Projektoren und einen einzigen Scanspiegel auf. Allerdings können die Vorteile eines gefalteten Spiegels auch bei einem Mehrfachprojektorsystem vorgesehen werden. In 12 weist ein Mehrfachprojektor-Panoramaanzeigesystem 160 mehrere gefaltete Spiegel 162 auf, die so ausgerichtet sind, dass sie Bilder von mehreren Projektoren 164 auf einen einzigen Scanspiegel 166 reflektieren. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Scanspiegel ein vierseitiges Vieleck, und sind die mehreren Projektoren in einem einzigen Gehäuse 168 angeordnet, das sich direkt oberhalb des Scanspiegels befindet. Diese Anordnung ermöglicht es, dass die relativ voluminösen Projektoren an einem weniger auffälligen Ort angeordnet sind, aber immer noch das Bild auf die Panoramaleinwand 170 scannen können.
Die Erfindung stellt die Vorteile eines Weitwinkelscans von einer versetzten Projektorposition zur Verfügung. Das System ermöglicht in vorteilhafter Weise das Projizieren eines Bildes über einen Kreisbogen von mehr als 180 Grad unter Verwendung einer einzigen Projektorquelle. Wie voranstehend erwähnt, können die verschiedenen Ausführungsformen des Panoramascanners sowohl für Realbild- als auch Virtuellbild-Projektorsysteme verwendet werden, unter Einsatz entweder einer Vor- oder Rückprojektionsleinwand, die entweder einfach oder doppelt gekrümmt ist. Die Erfindung kann bei virtuellen Weitwinkelanzeigen sowohl für das zivile als auch militärische Training eingesetzt werden, und bei Direktbetrachtungs-Panoramaanzeigen für militärische Trainingseinsätze. Es kann auch bei Befehls/Steuertypanzeigen eingesetzt werden, oder bei Anzeigen für die Fernsteuerung unbemannter Luft- oder Bodenfahrzeuge. Die Erfindung kann auch für an Helmen angebrachte Anzeigen angepasst werden. Es sind auch zahlreiche andere Verwendungen möglich. So können beispielsweise Realbild-Rückprojektions-Panoramaanzeigen bei Werbungs- oder Informationsständen auf Messen eingesetzt werden, in einem Einkaufszentrum, einem Flughafen, oder einem Museum. Ein zusammengesetztes Echtzeitbild der Erde von Wettersatelliten könnte auf die Innenseite einer kugelförmigen Rückprojektionsleinwand projiziert werden, und von außen aus betrachtet werden, um eine vollständige Ansicht des globalen Wetters und der globalen Geografie zur Verfügung zu stellen.
In vorteilhafter Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine horizontale Vergrößerung durch mechanische Drehung eines sehr einfachen und aberrationsfreien optischen Elements (eines ebenen Spiegels) erzielt, ohne das Erfordernis, eine exotische und teure anamorphische Projektorlinse einzusetzen. Weiterhin führt die Erfindung einen Scan über ein weites Sehfeld durch, während sie weg von dem Ort des Betrachters angebracht ist, anders als einige am Kopf angebrachte Laserprojektoren. Weiterhin benötigt, anders als einige andere Panoramascansysteme, die vorliegende Erfindung kein zweites Drehelement, das als Drehausgleichselement dient.
Es wird darauf hingewiesen, dass die voranstehend geschilderten Anordnungen den Einsatz der Grundlagen der vorliegenden Erfindung erläutern. Zahlreiche Abänderungen und alternative Anordnungen können vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, während die vorliegende Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und voranstehend beschrieben wurde, im Zusammenhang mit den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung. Fachleute auf diesem Gebiet wissen, dass zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können, ohne von den Grundlagen und Konzepten der Erfindung abzuweichen, wie sie in den Patentansprüchen angegeben sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Weitwinkelanzeigesystem weist einen Lineararrayprojektor auf, eine gekrümmte Anzeigeoberfläche, und einen doppelseitigen, im Wesentlichen ebenen Scanspiegel. Der Projektor ist so ausgebildet, dass er ein Bild entlang einer optischen Achse auf den Scanspiegel projiziert. Der Scanspiegel dreht sich ständig um eine Achse im Wesentlichen in der Ebene des Spiegels, um das Bild auf die Anzeigeoberfläche zu reflektieren, und mit dem Bild die Anzeigeoberfläche abzuscannen.

Claims

Weitwinkelanzeigesystem, bei welchem vorgesehen sind: ein Lineararrayprojektor, der zum Projizieren eines Bildes entlang einer optischen Achse ausgebildet ist; eine gekrümmte Anzeigeoberfläche; ein im Wesentlichen ebener Scanspiegel, der eine Ebene festlegt, die entlang der optischen Achse angeordnet ist, und so ausgebildet ist, dass er sich ständig um eine Drehachse dreht, die im Wesentlichen in der Ebene des Spiegels liegt, und das Bild auf die Anzeigeoberfläche reflektiert.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem der Scanspiegel zwei im Wesentlichen ebene, entgegengesetzte, reflektierende Seiten aufweist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 2, bei welchem der Lineararrayprojektor zwei Lineararrayprojektoren aufweist, die Projektoren so ausgebildet sind, dass sie ein Bild von entgegengesetzten Seiten des Scanspiegels zu einem Sammelpunkt im Wesentlichen am Ort des Scanspiegels projizieren, und der Scanspiegel so ausgebildet ist, dass er das Bild von jedem Projektor auf die Anzeigeoberfläche reflektiert.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 3, wobei das Anzeigesystem so ausgebildet ist, dass es ein Bild auf die gekrümmte Anzeigeoberfläche über einen Kreisbogen von 360 Grad projiziert.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem der Projektor eine Bildwiederholungsrate aufweist, und der Scanspiegel so ausgebildet ist, dass er sich mit einer Geschwindigkeit dreht, welche die Hälfte der Bildwiederholungsrate beträgt.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem der Lineararrayprojektor so ausgebildet ist, dass er ein Array von Pixeln projiziert, das im Wesentlichen parallel zur Drehachse verläuft.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem die optische Achse schräg zur Drehachse des Scanspiegels verläuft.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem weiterhin ein im Wesentlichen ebener, gefalteter Spiegel vorgesehen ist, der entlang der optischen Achse angeordnet ist, und eine Achse im Wesentlichen parallel zur Achse des Scanspiegels aufweist, und dazu ausgebildet ist, das Bild auf den Scanspiegel zu reflektieren.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 8, bei welchem der gefaltete Spiegel so ausgebildet ist, dass er um seine Achse schwingt, um so ein Projektionsfeld des Bildes zu vergrößern.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem die Anzeigeoberfläche eine Krümmungsachse aufweist, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Scanspiegels verläuft.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 10, bei welchem die Krümmungsachse der Anzeige im Wesentlichen kollinear zur Drehachse des Scanspiegels verläuft.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem das Bild auf die gekrümmte Anzeigeoberfläche über einen Kreisbogen von mehr als 90 Grad projiziert wird.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 12, bei welchem das Bild auf die gekrümmte Anzeigeoberfläche über einen Bogen von annähernd 270 Grad projiziert wird.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem das Bild auf einer konkaven Seite der Anzeigeoberfläche betrachtbar ist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 1, bei welchem das Bild auf einer konvexen Seite der Anzeigeoberfläche betrachtbar ist.
Weitwinkelanzeigesystem, bei welchem vorgesehen sind: ein Lineararrayprojektor, der so ausgebildet ist, dass er ein Bild projiziert, das aus einer Gruppe von Linien von Pixeln besteht; ein gefalteter Spiegel, der so ausgebildet ist, dass er das Bild zu einem Scanspiegel reflektiert; ein Scanspiegel, der zwei parallele, im Wesentlichen ebene, entgegengesetzte reflektierende Seiten aufweist, und eine Drehachse, die parallel zu den entgegengesetzten, reflektierenden Seiten verläuft, und parallel zur Linie der Pixel, und so ausgebildet ist, dass er sich ständig um die Drehachse dreht, um so die Linien der Pixel auf eine gekrümmte Anzeigeoberfläche zu reflektieren, und das Bild über diese zu scannen.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem die Linien der Pixel vertikale Linien sind, und das Bild in Horizontalrichtung über die Leinwand gescannt wird.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem die Drehachse im Wesentlichen kollinear zu einer Brennachse der Anzeigeoberfläche verläuft.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem der Scanspiegel oberhalb des Ortes eines Betrachters angeordnet ist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem die Anzeigeoberfläche eine doppelt gekrümmte Oberfläche ist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem der Lineararrayprojektor ein Gitterlichtventil aufweist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem der gefaltete Spiegel weiterhin aufweist: eine reflektierende Oberfläche, welche eine Ebene festlegt; eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Ebene verläuft, und im Wesentlichen parallel zur Linie der Pixel, wobei der gefaltete Spiegel so ausgebildet ist, dass er um die Achse schwingt, um so das Projektionsfeld des Bildes zu erweitern.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 16, bei welchem der Projektor die Linien der Pixel mit einer Bildwiederholungsrate erzeugt, und der Scanspiegel so ausgebildet ist, dass er sich mit einer Geschwindigkeit dreht, welche die Hälfte der Bildwiederholungsrate beträgt.
Weitwinkelanzeigesystem, bei welchem vorgesehen sind: eine gekrümmte Anzeigeoberfläche, die ein Krümmungszentrum aufweist; ein Lineararrayprojektor, der dazu ausgebildet ist, ein Bild zu projizieren, das eine Gruppe von Linien aus Pixeln aufweist; ein gefalteter Spiegel, der dazu ausgebildet ist, das Bild zu einem Scanspiegel zu reflektieren; ein Scanspiegel, der zwei parallele, im Wesentlichen ebene, entgegengesetzte reflektierende Seiten aufweist, und eine Drehachse, die parallel zu den entgegengesetzten reflektierenden Seiten und kollinear zum Krümmungszentrum verläuft, und so ausgebildet ist, dass er sich ständig um die Drehachse dreht, um die Linien der Pixel auf die Anzeigeoberfläche zu reflektieren, und das Bild über die Anzeigeoberfläche zu scannen.
Verfahren zum Projizieren eines Panoramabildes mit folgenden Schritten: a) ständiges Drehen eines Scanspiegels um eine Drehachse, die im Wesentlichen parallel zum Krümmungszentrum einer gekrümmten Anzeigeleinwand verläuft; und b) Projizieren eines Bildes auf den Scanspiegel, unter Verwendung eines Gitterlichtventilprojektors, wobei das Bild Linien aus Pixeln im Wesentlichen parallel zur Drehachse aufweist, um so das Bild auf die gekrümmte Anzeigeleinwand zu reflektieren.
Verfahren nach Anspruch 25, mit dem folgenden weiteren Schritt: c) Projizieren des Bildes auf einen gefalteten Spiegel, der das Bild auf den Scanspiegel reflektiert.
Verfahren nach Anspruch 26, mit folgendem weiterem Schritt: d) Schwingen lassen des gefalteten Spiegels um eine Achse, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Scanspiegels verläuft, um so ein Projektionsfeld des Bildes zu vergrößern.
Verfahren nach Anspruch 25, bei welchem der Schritt des ständigen Drehens des Scanspiegels umfasst, den Scanspiegel mit einer Frequenz zu drehen, welche die Hälfte einer Bildwiederholungsrate des Projektors beträgt, um so das Bild auf zwei im Wesentlichen ebene, parallele, entgegengesetzte reflektierende Seiten des Scanspiegels zu projizieren.
Weitwinkelanzeigesystem, bei welchem vorgesehen sind: zumindest zwei Lineararrayprojektoren, wobei jeder Projektor so ausgebildet ist, dass er ein Bild projiziert, das eine vertikale Linie aus Pixeln aufweist, und das Bild entlang einer eindeutigen optischen Achse zu einem Sammelpunkt projiziert; eine gekrümmte Anzeigeoberfläche; ein Scanspiegel, der im Wesentlichen an dem Sammelpunkt angeordnet ist, und zumindest zwei im Wesentlichen ebene, vertikale reflektierende Seiten aufweist, und so ausgebildet ist, dass er sich ständig um eine Vertikalachse dreht, und das Bild von jedem Projektor auf die Anzeigeoberfläche reflektiert.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 29, bei welchem die zumindest zwei Lineararrayprojektoren zwei Lineararrayprojektoren sind, und der Scanspiegel einen im Wesentlichen ebenen Körper aufweist, der zwei entgegengesetzte, reflektierende Vertikalseiten aufweist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 30, bei welchem die zwei Lineararrayprojektoren im Wesentlichen direkt entgegengesetzt in Bezug auf den Scanspiegel angeordnet sind, und jeder Projektor so ausgebildet ist, dass er ein Bild auf etwa eine Hälfte einer gekrümmten Leinwand von 360 Grad projiziert.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 29, bei welchem der Scanspiegel einen mehreckigen Körper aufweist, der eine Anzahl reflektierender Vertikalseiten aufweist, die gleich der Anzahl an Lineararrayprojektoren ist.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 32, bei welchem jeder Lineararrayprojektor so ausgebildet ist, dass er ein Bild auf einen unterschiedlichen Abschnitt einer gekrümmten Leinwand von 360 Grad projiziert.
Weitwinkelanzeigesystem nach Anspruch 29, bei welchem das Krümmungszentrum der Anzeigeoberfläche im Wesentlichen vertikal verläuft, und die Vertikalachse des Scanspiegels im Wesentlichen kollinear zum Krümmungszentrum der Anzeigeoberfläche verläuft.