DE4140786A1 - Schwenkbares projektionssystem mit lichtwellenleiterelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anzeigesysteme für durch Computer erzeugte Bilder (Computer Image Generated oder CIG) und betrifft insbesondere ein neues Anzeigesystem, das faseroptische oder Lichtwellenleiterelemente benützt. Die Erfindung wird am vorteilhaftesten in einem Anzeigesystem für einen interessierenden Bereich (Area OF Interest oder AOI) verwendet, wie es üblicherweise bei einer kuppelförmi­ gen Trainingsvorrichtung angewandt wird, bei der ein brei­ tes Sichtfeld mit einem begrenzten hochaufgelösten Bereich in einem Punkt längs der Sichtlinie der das kuppelförmige Anzeigesystem benützenden Person vorhanden ist.

Es ist bereits gut bekannt, ein Anzeigesystem für einen in­ teressierenden Bereich zu benützen, in welchem ein Bereich hoher Auflösung längs der Sichtlinie der das System benüt­ zenden Person eingesetzt und in einen ganzen Ausschnitt ei­ nes Hintergrundbildbereichs geringerer Auflösung einge­ blendet wird; diese Lösung ist im US-Patent 46 34 384 der Anmelderin beschrieben und beansprucht, auf das in seiner Gesamtheit hiermit verwiesen wird, ebenso wie auf das US- Patent 47 14 428 der Anmelderin, das Verfahren zur Verzer­ rungskorrektur in einem CIG-System beschreibt und bean­ sprucht. Das US-Patent 46 34 384 zeigt ein schwenkbares Projektionssystem, das eine optische Vorrichtung hat, in welcher mehrere relativ komplexe Linsengruppen mit ver­ schiedenen Prismen enthalten sind, welche für Bilddrehung, Azimut- und Elevationsschwenkung, Mehrfachfokussierung, Bildkombination, Feld- und/oder Relaiszwecke verwandt wer­ den. Obwohl im US-Patent 46 34 384 nicht spezifisch ge­ zeigt, versteht der Fachmann sogleich, daß eine relativ komplexe mechanische Vorrichtung benötigt wird, um die ver­ schiedenen hart-optischen Teile mit großer Lagestabilität über weite Bereiche von verschiedenen Umweltfaktoren (Bewegung, Temperatur, Vibration und dgl.) zu halten und festzuhalten. Es ist höchst wünschenswert, die Kosten und Komplexität dieses hart-optischen Projektionssystems zu re­ duzieren. Es ist ebenso höchst wünschenswert, eine Mög­ lichkeit für zusätzliche Abbildungssystemmerkmale zu schaf­ fen, wie z. B. Mehrfachbildmosaike, dynamische Bildüberlage­ rung und dgl., besonders wenn solche zusätzlichen Merkmale gleichzeitig damit vorgesehen werden können, daß die Kosten und die Komplexität des Systems mit weniger Merkmalen gleichzeitig erniedrigt werden.

Ein schwenkbares Projektionssystem, welches einen szeni­ schen Teil als interessierenden Bereich (AOI) relativ hoher Auflösung in einen szenischen Teil eines Sichtfeldes (Field Of View oder FOV) relativ niedriger Auflösung, der eine größere Ausdehnung als der Teil hoher Auflösung hat, eingesetzt und eingeblendet hat, umfaßt gemäß der Er­ findung: wenigstens eine Einrichtung zum Erzeugen des Hin­ tergrundbildteils niedriger Auflösung; wenigstens eine Ein­ richtung zum Erzeugen des AOI-Bildteils hoher Auflösung; eine Einrichtung zum Kombinieren der Bildteile niedriger und hoher Auflösung; eine Einrichtung zum Projizieren des kombinierten Bildes auf eine Betrachtungsfläche; und eine Lichtwellenleitereinrichtung zum Verbinden der Kombinati­ onseinrichtung und wenigstens einer der Einrichtungen zum Erzeugen und Projizieren.

In der derzeit bevorzugten Ausführungsform entkoppelt ein Lichtwellenleiterelement mechanisch die Kombinations- und die Projektionseinrichtung, so daß hohe Schwenkgeschwindig­ keiten und -beschleunigungen der Projektion realisiert wer­ den können, während außerdem Hartoptiken eliminiert werden, die der Abbildungsderotation und/oder -fokussierung zuge­ ordnet sind. Ein weiteres Lichtwellenleiterelement sorgt für eine bewegliche AOI-Einblendung an jeder gewählten Stelle über dem gesamten Bereich der Hintergrundszene ohne Bewegung eines Projektors oder einer anderen Untervorrichtung hoher Masse. Ein weiteres Lichtwellenleiterelement kann dynami­ sche Abbildungsvermischung und dgl. Vorteile ermöglichen.

Demgemäß schafft die Erfindung ein verbessertes schwenkba­ res AOI-CIG-Anzeigesystem, bei dem wenigstens ein Lichtwel­ lenleiterelement verwendet wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Blockansicht der in Frage kommenden Teile eines AOI-CIG-An­ zeigesystems nach der Erfindung;

Fig. 2a, 2b und 2c Diagramme, die betrachtbare Bilder in ver­ schiedenen Punkten von Interesse im System nach Fig. 1 zeigen;

Fig. 3 ein teilschematisches Blockdiagramm eines Teiles eines weiteren AOI-CIG-Anzeigesystems nach der Erfindung, das den Gebrauch einer Mehrfachbildmosaikvorrichtung, die eine Vielzahl von Lichtwellenleiterelementen hat, darstellt; und

Fig. 3a ein Diagramm, das ein optisches Muster dar­ stellt, welches in der Vorrichtung nach Fig. 3 sichtbar ist.

In Fig. 1 ist eine Anzeigequelle und servo-optische Vorrichtung 10 (etwa ähnlich der Vorrichtung 40 in Fig. 3 des zuvor erwähnten US-Patents 46 34 384) gezeigt. Die Vorrichtung 10 weist eine Hintergrundprojektionseinrichtung 11 und eine AOI-Projektionseinrichtung 12 auf, um eine Abbildung eines Bereichs mit hoher Auflösung zu bilden und in eine Szene mit relativ niedriger Auflösung einzusetzen, welche von einem projektionsobjektiv 11a des Hintergrund­ projektors projiziert wird. Eine optische Kombinationsein­ richtung 14, wie z. B. ein Strahlteiler und dgl., empfängt die Hintergrundszenenbeleuchtung aus dem Objektiv 11a und die eingesetzte Bereichsbeleuchtung aus dem Projektorein­ richtungsobjektiv 12a und sendet die überblendete Beleuch­ tung über eine gemeinsame Relaiseinrichtung 16, wie z. B. eine Linse und dgl., so zu einer servogetriebenen optischen Einrichtung 18. Diese Einrichtung 18 weist eine Projekti­ onsobjektiveinrichtung 19 in einem Gehäuse 19a auf, die in der Elevation (durch Pfeile A gezeigt) von einer Elevati­ onsantriebs-/-abtasteirichtung 20a und im Azimut (durch Pfeile B in und aus der Zeichenebene gezeigt) von einer Azimutantriebs/abtasteinrichtung 20b geschwenkt und be­ wegt wird, um eine überblendete Szene auf eine sichtbare Fläche projizieren zu können.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das kom­ binierte optische Bild aus dem Strahlteiler 14 durch eine Linseneinrichtung 16 zur Eingangsoberfläche 22a eines Lichtwellenleiterelements 22 übertragen. Das Bild läuft durch ein flexibles Lichtwellenleitersystem 22 und er­ scheint an dessen Ausgang 22b für die Projektion durch die Objektiveinrichtung 19. Das Lichtwellenleiterelement 22 um­ faßt ein Bündel von Lichtwellenleitern 22f, von denen jeder ein proximales Ende 22p hat, das von einer ersten Halteein­ richtung 22c gehalten und positioniert wird. Jeder Licht­ wellenleiter 22f hat ebenso ein distales Ende 22d, das durch eine Öffnung 19b in dem Projektionsgehäuse 19a hindurchführt (und daran durch eine elastische Scheibe 19c und dgl. gepuffert sein kann) und an der Ausgangsoberfläche 22b endet. Eine weitere Klemmeinrichtung 22e fixiert die Lichtwellenleiterdistalenden im wesentlichen dauerhaft in einer fixierten Lagebeziehung. Wie zu sehen sein wird, wird die in die Eingangsoberfläche 22a projizierte Bildbeleuch­ tung aus der Ausgangsoberfläche 22b abgestrahlt, sogar wenn der Projektionskopf 18 in allen Kombinationen von Elevation und Azimut geschwenkt wird, und zwar aufgrund der Flexibi­ lität des Lichtwellenleiterelements 22. Das flexible Lichtwellenleiterelement 22 benötigt ein Minimum an mecha­ nischer Abstützung auf seiner Länge und beseitigt effektiv die Notwendigkeit von optischen Präzisionselementen wie den Umlenkspiegel 62 und den Halbwinkelspiegel 64, die norma­ lerweise, wie in Fig. 3 des vorher erwähnten US-Patents 46 34 384 gezeigt, zwischen dem Strahlteiler und der Projek­ tionslinse benötigt werden.

Bekannte Systeme erforderten überlicherweise ein Derotati­ onsprisma (in Fig. 3 des US-Patents 46 34 384 als optisches Element 60 gezeigt), um eine Bilddrehung zu beseitigen, die durch Schwenkung der servogetriebenen Optiken hervorgerufen wurde. Diese relativ kostspielige optische Untervorrichtung und ihre erforderliche Präzisionsbefestigungsvorrichtung sind im hier beschriebenen neuen AOI-System nicht erforder­ lich. Obwohl sie in dieser Erfindung nicht erforderlich ist (da keine Drehung durch eine nicht existierende kardanisch aufgehängte Spiegelvorrichtung hervorgerufen werden wird), kann eine Drehantriebs-/-abtasteinrichtung 24 (die eintei­ lig sein oder eine Vielzahl von Teilen umfassen kann, z. B. zwei Drehantriebs-/-abtastteile (DR/SNS-Teile) 24a und 24b) vorgesehen sein, wenn es erwünscht ist, das distale Ende 22d des Lichtwellenleiterelements in dem Fixierring 22e in Richtung von Pfeilen C um die Achse des Lichtwellenleitere­ lements an der Oberfläche 22b zu drehen und somit die Ori­ entierung des Ausgangsbildes bzgl. der Orientierung des Eingangsbildes an der Oberfläche 22a zu drehen. Die Bild­ drehmöglichkeit ist weiter in Fig. 2a gezeigt, in der der Blick in Richtung von Pfeilen W-W (zur Ausgangsoberfläche 22b des Lichtwellenleiterelements) gezeigt ist; die einzel­ nen Lichtwellenleiterelemente 22f sind nicht gezeigt, da diese Elemente üblicherweise von sehr kleinem Durchmesser sein werden und eine Vielzahl (wenigstens mehrere Tausend) dieser Elemente in jedem Element "Kabel" 22 kombiniert sein wird, um ein kohärentes Bild zu transportieren. Obwohl das Lichtwellenleiterelement mit einem Kreisquerschnitt der Ein-/Ausgangsstirnflächenkonfiguration gezeigt ist, können genausogut andere symmetrische oder asymmetrische Formen benützt werden. Ungeachtet der Querschnittsgeometrie, die für einen besonderen Gebrauch gewählt ist, kann, wenn die der Ausgangsoberfläche 22a zugeführte Beleuchtung eine be­ sondere Orientierung (wie durch den exemplarischen Pfeil 22a′ dargestellt ist) in einer aufrechten, vertikalen Rich­ tung hat, die Drehung des Distalendringes 22e dazu führen, daß die Beleuchtung der Ausgangsoberfläche 22b eine Orien­ tierung hat, die die Eingangs- und Beleuchtungsorientierung (wie durch Bildpfeil 22b′ gezeigt, der mit dem Eingangs­ pfeil 22a′ identisch ist) exakt verdoppelt oder einen ge­ wissen Drehversatz darstellt (wie durch die gedrehten Pfeile 22b′′, 22b′′′, 22b′′′′ usw. gezeigt). Somit, wenn die Drehantriebs-/-abtasteinrichtung 24 ursprünglich auf Drehung 0 (wie durch Pfeil 22b′ dargestellt), eingestellt ist, führt eine Anfangsdrehung in einer ersten gewählten Richtung (z. B. 30° im Uhrzeigersinn) dazu, daß die Ein­ gangsinformation 22a′ als gedrehte Ausgangsinformation 22b′′ abgegeben wird. Eine weitere Drehung (z. B. um einen Gesamtwinkel von etwa 90° im Uhrzeigersinn) führt dazu, daß die Information 22a′ mit einer anderen Ausgangsorientierung 22b′′′ abgegeben wird. Die Gesamtdrehung (um wenigstens 360°, wenn erforderlich) wird durch den besonderen Gebrauch bestimmt.

Nach einem weiteren Prinzip der Erfindung erfolgt die Pro­ jektionsfokussierung durch Bewegung der distalen Oberfläche 22b des Lichtwellenleiterelements zu einem gewünschten Ort zwischen einer ersten Grenzlage 22b, die von der Projekti­ onsobjektiveinrichtung 19 am weitesten entfernt ist, und einer zweiten Grenzlage 22b′, welche der Projektionsobjek­ tiveinrichtung 19 am nächsten ist, unter Benützung einer Fokussiereinrichtung 26. Die Fokussiereinrichtung 26 hat eine Fokusabtasteinrichtung, die eine oder mehrere Sensor­ komponenten 26a/26b hat, und eine Bewegungseinrichtung 26c, welche durch die Komponenten 26a/26b betätigt wird, um die Ringdreheinrichtung 24 und deren zugeordneten Lichtwellen­ leiterelementhaltering 22e (mit dem daran befestigten dis­ talen Kabelende 22d) in Richtung der Pfeile D zu der Pro­ jektionsobjektiveinrichtung 19 hin- oder von derselben weg­ zubewegen. Somit muß weder die Lichtwellenleiterkabelbewe­ gungseinrichtung 26 Spiegel oder andere optische Präzisi­ onskomponenten bewegen (wie z.B. die Projektionsobjektiv­ einrichtung 19 selbst) noch ist eine Bewegung der gesamten Projektionskopfeinrichtung 18 erforderlich; folglich kann die Fokussiereinrichtung 26 billiger und weniger komplex sein als die in einem AOI-CIG-Anzeigesystem bislang verwen­ dete Fokussiereinrichtung.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann, selbst wenn das Lichtwellenleiterelement 22 nicht benützt wird, ein an­ deres Lichtwellenleiterelement 28 vorteilhaft benützt wer­ den, um für eine noch größere Flexibilität beim Einblenden von visuell eingesetzter Information hoher Auflösung in eine Hintergrundszene relativ niedriger Auflösung zu sor­ gen. Wie im US-Patent 46 34 384 angegeben, wird die Hinter­ grundszenenbeleuchtung durch einen Hintergrund(BG)-Zwi­ schenbildfilter hindurchgeleitet, der im wesentlichen lichtdurchlässig ist, außer im Bereich eines auszunehmenden Sperrbereichs 30a, gesehen in Richtung der Pfeile X-X (siehe Fig. 2b), welcher vorteilhaft von einem Übergangsbe­ reich 30b umgeben ist, der bei Annäherung an einen lichtun­ durchlässigen Bereich 30a in der Lichtdurchlässigkeit ab­ nimmt. Ein weiterer AOI-Zwischenbildfilter 32 ist im we­ sentlichen lichtundurchlässig, gesehen in Richtung der Pfeile Y-Y (siehe Fig. 2c), außer in einem im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereich 32a, der in Größe und Gestalt zu dem lichtundurchlässigen Bereich 30a und dem Zwischenbild­ filter 30 im wesentlichen komplementär ist; der Bereich 32a ist von einem Übergangsbereich 32b mit steigender Licht­ durchlässigkeit umgeben, der zu dem Übergangsbereich 30b mit steigender Lichtundurchlässigkeit im wesentlichen kom­ plementär ist. Da die Zentren der Bereiche 30a und 32a in einem Bild, das durch den Strahlteiler 14 kombiniert wird, zusammenfallen, entfernt der lichtundurchlässige Bereich 30a die Hintergrundbeleuchtung niedriger Auflösung und ge­ stattet, die hochaufgelöste AOI-Beleuchtungsinformation durch den lichtdurchlässigen Bereich 32a in denselben Teil des Gesamtbildes einzusetzen. Diese kombinierte eingeblen­ dete Beleuchtungsinformation wird durch die nachfolgenden Teile des Systems 10 projiziert. Bisher sind der lichtun­ durchlässige Bereich 30a und der lichtdurchlässige Bereich 32a im wesentlichen im Zentrum der Zwischenbildfilter 30/32 gewesen, und diese Filter sind bezüglich des Strahlteilers 14 lagefixiert gewesen, so daß das optische eingeblendete Bild es erforderte, daß das nachfolgende Projektionssystem nach Art einer Servonachlaufsteuerung geschwenkt wurde, um ein sich dynamisch änderndes eingeblendetes Bild zu schaf­ fen. Dies brachte eine relativ hohe Belastung des Antriebs­ systems mit sich (z. B. der Elevations- und Azimut-/-abtast­ einrichtung 20a/20b), die zum Bewegen der Projektionskopf­ einrichtung 18 benutzt wird. Bei der Erfindung wird die Bildkombination auf dieselbe Art erzielt, wobei aber sowohl der Hintergrundzwischenbildfilter 30 als auch der Einsatz­ bildfilter 32 nur einen relativ kleinen komplementären Be­ reich (Bereich 30a im Filter 30 und Bereich 32a im Filter 32) haben, welche durch eine Einblendtranslationsantriebs-/-ab­ tasteinrichtung 34 gleichlaufend bewegt werden. Zusätz­ lich, wenn ein Bereich von hochaufgelöster Information ein­ gesetzt werden soll, z. B. in das obere linke Eck der Szene (weil die Augen und der Kopf des Benützers auf das obere linke Eck gerichtet worden sind), muß nicht der gesamte Projektionskopf 18 so geschwenkt werden, sondern vielmehr kann der lichtundurchlässige Verdunkelungsbereich 30a des Hintergrundbildfilters zum oberen linken Eck (wie in Fig. 2b gezeigt) durch die Einblendtranslationsantriebs-/-abta­ steinrichtung 34 bewegt werden, wodurch die niedrig aufge­ löste Information in diesem Bereich entfernt wird. Gleich­ zeitig wird das Hochauflösungsbildfiltermaskenelement 32 ebenfalls verschoben, so daß sein lichtdurchlässiger Be­ reich 32a in demselben Teil des betreffenden Bildschirms zentriert wird, und zwar durch mechanische Verbindung mit der Einrichtung 34 und durch Bewegung in die gleichen Rich­ tungen der Pfeile E. Es ist zu erkennen, daß zwar die Ver­ dunkelung eines kleinen Teils eines niedrig aufgelösten Bildes adäquat durch zweidimensionale Bewegung des Maskier­ bildfilters 30 erfolgen kann, daß jedoch die Einfügung von hochaufgelöster Information an einem besonderen Ort nicht durch eine bloße Bewegung eines lichtpunktdurchlässigen Maskierfilters 32 allein erfolgen kann. Die hochaufgelöste Information, die durch den Lichtpunkt 32a hindurch eingege­ ben wird, muß diesem Lichtpunkt eng folgen; normalerweise würde dies erfordern, daß die AOI-Einsatzpro­ jektoreinrichtung 12 mit ihrer Objektiveinrichtung 12a an einem bzgl. des Maskenbereichs 32a festen Ort angeordnet ist, so daß praktisch die gesamte Einrichtung 12 zusammen mit der Filtermaske 32 verschoben wird. Es ist jedoch her­ ausgefunden worden, daß die Einsatzprojektoreinrichtung 12 an einem festen Ort gehalten werden kann, indem das Licht­ wellenleiterelement 28 so installiert wird, daß es seine Eingangsoberfläche 28a an seinem Proximalende 28b hat und die Beleuchtung aus der Projektorlinse 12a empfängt, und indem das Proximalende 28b durch die Lichtwellenleiter 28f flexibel mit dem Distalende 28c verbunden wird, so daß die Ausgangsoberfläche 28d am geeigneten festen Ort bezüglich des lichtdurchlässigen Bildmaskenbereichs 32a plaziert und dort durch eine Halteeinrichtung 30 festgehalten wird. Es ist zu erkennen, daß der lichtdurchlässige Bereich 32a der Einsatzmaske 32, wie durch Pfeile E gezeigt, zu jedem Ort innerhalb der Einsatzebene verschoben werden kann (z. B. der Eingangsebene an der unteren Oberfläche des Strahlteilers 14), und zwar nur durch Bewegung des distalen Endes des Lichtwellenleiterkabels 28 und ohne Bewegung entweder des proximalen Endes dieses Kabels oder der Einsatzprojektor­ einrichtung 12. Somit ist die Einsatzmaske in der Bildebene des Lichtwellenleiterelementausgangs fixiert, wogegen die Hintergrundmaske in einer Zwischenbildebene vor der kombi­ nierenden Optik angeordnet ist. Da das Einsatzbild seitlich (d. h. in derselben Ebene wie die Bildebene) bewegt werden kann, kann sich der Einsatz innerhalb des Hintergrundsicht­ feldes bewegen, ohne relative geometrische Änderungen, wie z. B. Trapezverzerrung oder Vergrößerung zu erfahren. Des­ halb kann die Hintergrundbildmaske in ihrer eigenen Bildebene eins zu eins mit dem Einsatzbild bewegt werden. Die optische Einblendung, die durch diese Lösung geschaffen wird, kann durch das gesamte Hintergrundsichtfeld bewegt werden, wobei die Einblendqualität mit einer Basiseinblen­ dung identisch bleibt, mit Ausnahme etwaiger Verschie­ bungsfehler zwischen dem Hintergrund und den Einsatzmasken, die während der Bewegung auftreten. Da die Masken relativ klein sind und einen begrenzten Verschiebungsbereich haben, kann ein hoher Grad an Genauigkeit bei relativ niedrigen Kosten mit einer relativ einfachen Servosteuerung erzielt werden. Die relative Verschiebung der Masken kann für den Systembenutzer nicht wahrnehmbar sein. Die kleine Größe und Verschiebung des Einsetzmechanismus erlaubt es, höhere Ge­ schwindigkeiten und Beschleunigungen zu erzielen, besonders im Vergleich mit einer konventionellen kardanisch aufge­ hängten schwenkbaren Projektionsoptik. Bevorzugt wird der­ zeit eine Konfiguration, in welcher die kombinierten Hin­ tergrund-/Einsatzsichtfelder mit Kopfnachführgeschwindig­ keiten und -beschleunigungen gemeinsam geschwenkt werden und der Einsatz relativ zum Hintergrund mit Augennachführ­ geschwindigkeiten und -beschleunigungen verschoben wird; das stellt eine kosteneffektive Lösung des Problems dar, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen von hochaufgelösten Einsätzen zu erzielen, die größer als im derzeitigen Stand der Technik sind. Obwohl die Bereiche 30a/32a und die Umge­ bungen 30b/32b mit elliptischer Form gezeigt sind, können andere Formen ebensogut benützt werden.

In den Fig. 3 und 3a erlaubt ein Teil 40 eines Projektions­ systems, mehrfache Videoeinspielungen aus mehreren Projek­ tionseinrichtungen 41, 42 und/oder 43 zu kombinieren, um für zusätzliche Auflösung, Helligkeit und/oder zusätzliches projiziertes Sichtfeld zu sorgen. Es ist in der Technik gut bekannt, übliche optische Methoden (z. B. Masken in Verbin­ dung mit Strahlteilern und dgl.) zu benützen, um mehrere Bilder mit unterschiedlicher Information aus unterschiedli­ chen Quellen (z. B. Videokanälen) zur Abgabe an eine gemein­ same Objektivlinse zu kombinieren. In Projektionssystemen, wo eine solche Mehrfachbildabgabe durch eine gemeinsame Ob­ jektivlinse erforderlich ist, wird der optische Durchsatz­ wirkungsgrad üblicherweise um einen Faktor von 50% für jede 1 : 1-Bildkombination reduziert. Als ein Beispiel werden Da­ ten zum Bilden des Buchstabens "J" an einem ersten Pro­ jektordateneingang 41a eingegeben, wogegen Daten zum Bilden des Buchstabens "H" am Dateneingang 42a einer zweiten Pro­ jektoreinrichtung und Daten zum Bilden des Buchstabens "M" an dem Eingang 43a der dritten Projektoreinrichtung einge­ geben werden. Die J/H/M-Beleuchtungsmuster werden über die Projektorausgangseinrichtungen 41b/42b/43b an die Ein­ gangsoberflächen 45a/46a/47a der Lichtwellenleiterelemente 45/46/47 abgegeben. Das erste Kabel hat ein proximales Ende 45b, das von einem Fixierringelement 45c gehalten werden kann; in einer ähnlichen Weise wird das proximale Ende 46b oder 47b des Lichtwellenleiterkabels 46 oder 47 durch ein zugeordnetes Fixierelement 46c oder 47c gehalten. Die Lichtwellenleiter 45f/46f/47f der Kabel 45/46/47 sind zu einem einzelnen Kabel 48 vereinigt, das ein distales Ende 48a hat, welches durch ein Teil 48b fixiert ist, so daß ein gemeinsames Lichtwellenleiterkabelende 48c ein kombiniertes Ausgangsbild an eine gemeinsame Objektivlinseneinrichtung 50 abgibt. Das Mosaik von Lichtwellenleiterelementen wird hier in der Art hergestellt, daß die Ausgangsoberfläche 48c der Lichtwellenleitergruppe (siehe Bild 3a) die Kanalbilder 48ca, 48cb und 48cc aneinander anstoßend liefert, ohne die Benützung von Strahlteilervorrichtungen zu erfordern. Das Ausgangsbild kann einen Teil haben, z. B. den Mittelteil 48cb, der bezüglich der Größe seines Eingangsbildes vergrö­ ßert ist. Beachtenswert ist auch, daß der Ausgang zumindest des Projektors (z. B. der Projektoren 41 und 42) räumlich gedreht werden kann, indem im zugeordneten Kabel (z. B. Ka­ bel 45 und 46) eine Verdrehung hervorgerufen wird. Ebenso können die verschiedenen Bildteile räumlich getrennt werden und es kann auf sie eingewirkt werden, um nach Bedarf zu vergrößern, Auflösung, Helligkeit und/oder Sichtfeld zu verändern. Dies kann erreicht werden, indem die Ein­ gangsoberfläche (z. B. die Oberfläche 45a oder 46a) an den proximalen Lichtwellenleiterelementeingangsenden in ver­ schiedenen bogenförmigen Formationen ausgestaltet wird. Dieses Konzept kann weiter ausgedehnt werden, um eine Bild­ darstellung mit variabler Schärfe zu liefern, in welcher eine hochaufgelöste Abbildung im Zentrum des Sichtbereichs des AOI-Projektionssystems konzentriert werden kann, was dazu führt, daß ein niedriger aufgelöstes Bild an die Sze­ nenperipherie verlegt wird. Normalerweise kann eine lineare Rasterform des Systemprojektors nur für einen diskreten Übergang zwischen einer hoch- und einer niedrigaufgelösten Abbildung sorgen. Die effektivste Nutzung von Videoinforma­ tion für ein AOI-Projektionssystem liegt jedoch vor, wenn die Auflösung durch das optische System allmählich radial in dem projizierten Sichtfeld abfällt. Darstellungen durch Objektive variabler Schärfe sind zwar bereits ausprobiert worden, wobei konventionelle hart-optische Elemente benutzt worden sind, die Resultate sind jedoch weniger als zufrie­ denstellend gewesen, und zwar aufgrund von begrenzenden Farbabbildungsfehlern, Helligkeitsabfall und hohen Her­ stellungskosten. Das Lichtwellenleiterelement 45-48 erlaubt während der Herstellung Ausdehnen, konisches Einziehen, Verdrehen und dgl., so daß eine Vielzahl von einzigartigen und verzerrten Ausgangsformaten erzielt werden kann. Zu­ sätzlich können Ein- und/oder Ausgangsoberflächen durch Schleifen, Ätzen und dgl. zu konkaven, konvexen oder Ver­ bundoberflächen geformt werden, so daß eine kontrollierbare Schärfeänderung im Lichtwellenleiterelement erreicht werden kann. Durch Koppeln eines solchen Lichtwellenleiterkabels mit einer linearen Projektionsquelle kann ein nichtlineares Ausgangsbildformat erreicht werden. Das Lichtwel­ lenleiterelement wirkt wie ein Fenster mit der "Tiefe null", so daß das Ausgangsbild nicht an den Farbanomalien leidet, die üblicherweise durch die Benutzung einer Hartop­ tik hervorgerufen werden. Eine saubere, farbkorrigierte Bildebene wird so an der Ausgangsoberfläche des Lichtwel­ lenleiterkabels vorhanden sein, und die Helligkeit wird in direkter Proportionalität zur Querschnittsflächenänderung der Lichtwellenleitergröße vom Eingang zum Ausgang ab­ fallen.

Viele Variationen und Modifikationen des oben beschriebenen Bildprojektionssystems, bei dem Lichtwellenleiterkabelele­ mente als Ersatz für verschiedene präzise justierte und ge­ schliffene Hartoptikelemente benutzt werden, sind möglich.

Claims (17)

1. Schwenkbares Projektionssystem, das einen szenischen Teil als interessierenden Bereich (Area Of Interest oder AOI) relativ hoher Auflösung in einen szenischen Teil eines Sichtfeldes (Field Of View oder FOV) relativ niedriger Auf­ lösung eingesetzt und eingeblendet hat, gekennzeichnet durch:
wenigstens eine Einrichtung (11) zur Erzeugung eines Bild­ teils niedriger Auflösung;
wenigstens eine Einrichtung (12) zur Erzeugung eines Bild­ teils hoher Auflösung;
eine Einrichtung (14) zum Kombinieren der Bildteile niedri­ ger und hoher Auflösung;
eine Einrichtung (19) zum Projizieren des kombinierten Bil­ des auf eine Betrachtungsfläche; und
wenigstens eine Lichtwellenleitereinrichtung (28, 22) zum Verbinden der Kombinationseinrichtung (14) und wenigstens einer der Einrichtungen (11, 12, 19) zum Erzeugen und Pro­ jizieren, um für eine Bildinformationsübertragung zwischen denselben zu sorgen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Lichtwellenleitereinrichtungen ein Kabel (22, 28) ist, welches aus einer Vielzahl von Lichtwellenleitern (22f, 28f) besteht.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lichtwellenleiter (22f, 28f) ein erstes Ende hat, das im wesentlichen zusammen mit den ersten Enden aller Lichtwellenleiter des Kabels zu einem proximalen Ende (22p, 28b) des Kabels zusammengefaßt ist, welches optische Infor­ mation empfängt, und daß jeder Lichtwellenleiter (22f, 28f) ein zweites Ende hat, das im wesentlichen zusammen mit den zweiten Enden aller anderen Lichtwellenleiter des Kabels zu einem distalen Ende (22d, 28d) zusammengefaßt ist, welches im wesentlichen die gleiche optische Information aussendet, die vom proximalen Ende (22p) empfangen wird.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens entweder das proximale oder das distale Ende (22p, 28b, 22d, 28d) zur Reorientierung der vom Kabel (22, 28) ausgesendeten optischen Information bezüglich der Orientie­ rung derselben, vom Kabel (22, 28) empfangenen Information räumlich bewegt wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens ein Kabelende (22p, 28b, 22d, 28d) bewegt wird, um die Orientierung der Ausgangsinformation bezüglich der Orientierung der Eingangsinformation zu drehen.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende (22p, 28b, 22d, 28d) des Kabels bewegt wird, um die Lage der Ausgangsinformation bezüglich derjenigen Ein­ richtung, die die Ausgangsinformation empfängt, zu ver­ schieben.

7. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe Kabelende (22p, 28b, 22d, 28d) bewegt wird, um die Lage der Augangsinformation bezüglich derjenigen Einrich­ tung (14, 19), die die Ausgangsinformation empfängt, zu verschieben.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lichtwellenleitereinrichtung ein Ka­ bel (22) aus Lichtwellenleitern (22f) beinhaltet, das die Kombinations- und die Projektionseinrichtung (14, 19) ver­ bindet.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß je­ der Lichtwellenleiter (22f) ein erstes Ende hat, das im wesentlichen zusammen mit den ersten Enden aller anderen Lichtwellenleiter des Kabels (22f) zu einem proximalen Ende (22p) des Kabels zusammengefaßt ist, welches optische In­ formation empfängt, und daß jeder Lichtwellenleiter (22f) ein zweites Ende hat, das im wesentlichen zusammen mit den zweiten Enden aller anderen Lichtwellenleiter des Kabels zu einem distalen Ende (22d) zusammengefaßt ist, welches im wesentlichen dieselbe optische Information aussendet, die vom proximalen Ende (22p) empfangen wird.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß we­ nigstens entweder das proximale oder das distale Ende (22p, 22d) zur Reorientierung der vom Kabel (22) abgegebenen op­ tischen Information bezüglich der Orientierung derselben, vom Kabel (22) empfangenen Information räumlich bewegt wird.

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kabelende (22p, 22d) bewegt wird, um die Orientierung der Ausgangsinformation bezüglich der Orien­ tierung der Eingangsinformation zu drehen.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das distale Ende (22d) des Kabels bewegt wird, um die Lage der Ausgangsinformation bezüglich einer Eingangsebene der Projektoreinrichtung (19), die die Ausgangsinformation emp­ fängt, zu verschieben.

13. System nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine wei­ tere Einrichtung (26) zum Variieren des Abstandes zwischen dem distalen Ende (22d) und der projizierenden Einrichtung (19), um das projizierte, kombinierte Bild zu fokussieren.

14. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Ein­ richtung (24) zum Einstellen der Drehung des gewählten Ka­ belendes relativ zu der projizierenden Einrichtung (19), um eine unerwünschte Drehung des projizierten, kombinierten Bildes zu korrigieren.

15. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (30), um einen gewählten Teil des niedrig auf­ gelösten Bildes zu entfernen, durch eine zweite Einrichtung (32), um nur einen im wesentlichen komplementären Einsatz­ teil des Bildes hoher Auflösung auszusenden und ihn dem entfernten Bildteil niedriger Auflösung anzupassen, und durch ein in der Lichtwellenleitereinrichtung vorgesehenes Kabel (28), das aus einer Vielzahl von Lichtwellenleitern (28f) gebildet ist, welche jeweils ein erstes Ende haben, das an einem Information hoher Auflösung empfangenden pro­ ximalen Kabelende angeordnet ist, und ein zweites Ende, das an einem distalen Kabelende (28d) angeordnet ist, welches im wesentlichen die empfangene Information zum Bildsende­ teil der zweiten Einrichtung überträgt.

16. System nach Anspruch 15, gekennzeichnet, durch eine Einrichtung (30), die bewirkt, daß der Ort des entfernten Teiles des niedrig aufgelösten Bildes dem Ort des einge­ setzten hochaufgelösten Bildteiles nachgeführt wird.

17. System nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine der Lichtwellenleitereinrichtungen ein Lichtwellenleiterkabel (48) mit einer Vielzahl von Ele­ menten (45, 46, 47) umfaßt, die zu mehreren Eingangsenden (45b, 46b, 47b) zusammengefaßt sind, von denen jedes ge­ eignet ist, eine unterschiedliche Menge von optischer Ein­ gangsinformation zu empfangen, und zu einem gemeinsamen Ausgangsende, an dem die unterschiedlichen Mengen optischer Information auf vorbestimmte Weise kombiniert erscheinen.