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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines oder mehrerer
Projektoren.
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Die Anfangsaufgabe der Erfindung
besteht darin, dass sie zum Einstellen eines oder mehrerer CRT-Projektoren
(Cathode Ray Tube – Kathodenstrahlröhre) benutzt
wird. Allgemein gesagt kann sie jedoch auch für andere Projektoren und insbesondere
LCD-Projektoren (Liquid Crystal Display – Flüssigkristallanzeige) oder sogenannte
Lichtventilprojektoren sowie auch matrixadressierte Projektoren
benutzt werden.
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Wie bekannt ist, umfasst ein CRT-Projektor herkömmlicherweise
drei Kathodenstrahlröhren,
eine grüne,
eine rote bzw. eine blaue Röhre,
die jeweils in der Lage sind, einen Lichtstrahl in den jeweiligen obenerwähnten Farben
zu erzeugen. Das Licht von jeder dieser Kathodenstrahlröhren wird
mit für
diesen Zweck bereitgestellten Projektionsmitteln auf einen gemeinsamen
Schirm gerichtet, so dass drei getrennte Bilder dargestellt werden,
die auf dem Schirm überlagert
werden. Durch Überlagerung
der drei Farben und Veränderung
der Intensität
dieser Farben wird es möglich,
unterschiedliche Farben zu erzielen.
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Dadurch dass getrennte Lichtstrahlen
benutzt werden und darüber
hinaus diese Lichtstrahlen getrennt erzeugt und entlang unterschiedlichen
Wegen zum Schirm geführt
werden, können
verschiedene Aberrationen auftreten, sowohl zwischen den unterschiedlichen
Farben als auch in Bezug auf das Licht einer Farbe.
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Es ist daher auch klar, dass, um
ein optimales Bild zu erhalten, verschiedene Korrekturen ausgeführt werden
müssen,
um die obenerwähnten
Aberrationen. zu minimieren. Wie bekannt ist, ist es möglich, Vorkehrungen
für verschiedene
Korrekturen zu treffen, ein schließlich der folgenden: Konvergenz, Geometrie,
Fokus, Astigmatismus, Kontrastmodulation und Gammakorrektur, sowie
andere, wie aus der untenstehenden Beschreibung hervorgehen wird.
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Auch ist es möglich, Korrekturen bereitzustellen,
die eine bestimmte Wirkung erzielen sollen, beispielsweise um sogenannte
Kantenweichheit zu erzeugen, was bedeutet, dass das projizierte
Bild allmählich
am Ort der Kante abgedämpft
wird, beispielsweise um die Darstellung eines hell erleuchteten
Streifens zu verhindern, wenn zwei aus zwei Projektoren hervortretende
projizierte Bilder einander überlappen.
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Weiterhin ist es möglich, Korrekturen
in Bezug auf die sogenannte anschließende Geometrie und/oder überlappende
Geometrie bereitzustellen. Die anschließende Geometrie ist die Geometrie
von Bildern, die von einem oder mehreren Projektoren nebeneinander
projiziert werden. Die überlappende Geometrie
bezieht sich auf Bilder, die von zwei oder mehreren Projektoren übereinander
projiziert werden. Dies kann sowohl bei unterschiedlichen Bildern, die
eine einzelne Instanz darstellen sollen, als auch bei identischen
Bildern, die übereinander
projiziert werden, um die Lichtintensität zu steigern, entstehen.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren
zum Ausführen
von Korrekturen dieser Art sind bereits in der belgischen Patentanmeldung
Nr. 09600536 (BE-A-1010346) im Namen der gegenwärtigen Anmelderin beschrieben
worden. Gemäß dieser
Anmeldung werden die obenerwähnten
Korrekturen durch Aufteilen eines auf den Schirm projizierten Testbildes in
eine oder mehrere Zonen, die einzustellen sind, durch Betrachten
des Bildes mit Hilfe einer Kamera, wobei das Kamerasignal digitalisiert
wird, durch Kompilieren eines mathematischen Modells mit Hilfe der
erhaltenen digitalisierten Werte und durch Verwendung dieses mathematischen
Modells zum Bilden von Steuersignalen zur Ausführung der betreffenden Korrektur
bewirkt. In diesem Fall wird die Korrektur vor der normalen Verwendung
des Projektors ausgeführt.
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In
US
5,136,390 ist ein Verfahren zur Korrektur offenbart, mit
dem eine sogenannte, auch als „nahtlose
Bildanzeige" bezeichnete weiche Kante so erzeugt werden soll, dass
verschiedene Bilder projiziert werden können, um an ihren Kanten so
zu überlappen,
dass die Lichtintensität
an der Übergangsstelle
derart ist, dass dieser Übergang
im geringstmöglichen
Ausmaß sichtbar
ist. Gemäß diesem US-Patent
werden dafür
Faktoren, die jeweils mit der Intensität der verschiedenen Teile bzw. „Pixel"
des Bildes verbunden sind, in einem Speicher aufbewahrt. Die Intensität des Lichts
wird als Funktion der Stelle modifiziert, wo es auf den Schirm auftrifft,
entsprechend dem Faktor, der für
dieses Pixel des Bildes gespeichert worden ist. Durch Ändern der
obenerwähnten
Faktoren ist es daher möglich,
verschiedene Wirkungen zu erhalten. Gemäß
US 5,136,390 wird dafür das Aussehen
des projizierten Bildes betrachtet und die gewünschten Änderungen werden über eine
Tastatur des Rechners eingegeben. Der Nachteil davon besteht darin,
dass es sich dabei um eine sehr zeitaufwendige Operation handelt
und eine Korrektur dieser Art relativ ungenau ist.
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Es muss auch darauf hingewiesen werden, dass
die Weichkantenkorrektur sehr subjektiv ist, da die Farbwahrnehmung
jedes Menschen anders ist. Da nach
US
5,136,390 die Rückkopplung
von Hand ausgeführt
wird und das mathematische Modell daher von Hand angepasst wird,
ist das erhaltene Ergebnis von der diese Abänderungen ausführenden Person
und ihrer/seiner Wahrnehmung des projizierten Bildes abhängig. Es
ist klar, dass damit nicht das beste Ergebnis für alle Betrachter geboten wird.
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Darüber hinaus ist klar, dass dieses
Verfahren nur für die
Realisierung einer derartigen weichen Kante geeignet ist.
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In
US
5,532,765 wird eine Vorrichtung zur Korrektur von Bildern
beschrieben. Es werden vorzugsweise viereckförmige Wellenformen mit ansteigenden
und abfallenden linearen Teilen erzeugt. Aus diesen wird eine Position
des Flächenmittelpunkts und
ein Pegel des Bildsignals berechnet, auf deren Grundlage Fehlerwerte
berechnet werden. Die Position des Flächenmittelpunkts und die Fehlerwerte werden
einer ein Korrektursignal erzeugenden Schaltung zugeführt, die
Korrektursignale erzeugt. Diese Korrektursignale werden einer Korrektionsstufe
in der Anzeigevorrichtung zugeführt.
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Die ein Korrektursignal erzeugende
Schaltung enthält
eine eine Korrekturwellenform erzeugende Schaltung, die minimal
zur Korrektur erforderliche Arten von Grundkorrekturwellenformen
erzeugt. Korrekturdaten für
jeden Einstellpunkt werden in einem Speicher aufbewahrt, und es
wird Interpolation in der horizontalen und vertikalen Richtung durchgeführt und
damit eine gewünschte
Korrekturwellenform erzeugt. Es ist nichts geschehen, um bekannte
Nachteile bekannter Interpolationsverfahren zu überwinden.
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Ein Nachteil der oben beschriebenen
Vorrichtung ist die Tatsache, dass ein angegebenes Testmuster benötigt wird,
wodurch Echtzeit-Fehlerkorrekturen unmöglich werden.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen eines oder mehrerer
Projektoren bereitzustellen, wodurch ermöglicht wird, das Verfahren
und die Vorrichtung zu optimieren, die in BE 09600536 (BE-A-1010346)
beschrieben sind, und dabei verschiedene Nachteile des in
US 5,136,390 beschriebenen
Systems zu vermeiden, sollte die Korrektur für die sogenannte Weichkantenanwendung benutzt
werden.
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Die Erfindung, die in ihren weitesten
Aspekten in Ansprüchen
1 und l9 definiert ist, stellt dahingehend ein Verfahren zum Einstellen
von einem oder mehreren Projektoren bereit, wobei jeder Projektor eine
Anzahl von Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe erzeugt, wobei
das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass während einer normalen Verwendung
des Projektors das projizierte Bild automatisch eingestellt wird.
Dadurch, dass das projizierte Bild während einer normalen Verwendung
des Projektors, d. h. während
der Projektion für
das Publikum, eingestellt wird, ist es immer möglich, ein optimales Bild zu erhalten
oder zumindest zu versuchen, ein optimales Bild zu erhalten. Es
ist daher möglich,
Fehler zu vermeiden, die sich daraus ergeben, dass gewisse Korrekturen
durch Faktoren beeinflusst werden, die nicht bekannt sind oder während der
Anfangskorrektur keinen Einfluss haben.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das projizierte Bild zumindest über eine Rückkopplung eingestellt.
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In Ausführungsformen der Erfindung
werden mathematische Modelle, welche auf den beeinflussenden Faktoren
basieren, welche für
die einzelnen Einstellungen relevant sind, für die Einstellung benutzt.
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Nach einem anderen einzelnen Aspekt
der Erfindung werden die mathematischen Modelle während der
Verwendung des Projektors als eine Funktion. des erhaltenen Ergebnisses
angepasst.
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Nach der Erfindung kann die Einstellung während der
Verwendung des Projektors auf der Basis der verschiedenen Signale
ausgeführt
werden. Dahingehend ist es beispielsweise möglich, ein von einer Kamera
herrührendes
Signal zu verwenden, die auf das Bild gerichtet wird.
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Nach einer Variante ist es auch möglich, ein Videosignal
zu verwenden, das nicht unbedingt von der obenerwähnten Kamera
herrührt.
insbesondere wird in diesem Fall das Videosignal verwendet, das dem
Eingang zugeliefert wird, anders gesagt, das Signal, das das zu
projizierende Bild umfasst.
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Auch ermöglicht die Erfindung ein besonderes
Interpolationsverfahren, das in dem obenerwähnten Verfahren benutzt werden
kann. Nach der Erfindung kann dieses Interpolationsverfahren auch
in Projektoren verwendet werden, die sich nicht des obenerwähnten Verfahrens
der automatischen Einstellung während
der normalen Verwendung des Projektors bedienen.
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Nach der Erfindung wird zur Ausführung der Interpolation
eine Anzahl von Grundwellenformen für zumindest drei aufeinanderfolgende
Einstellpunktorte benutzt, auf die Richtungskoeffizienten der Verbindungslinien
zwischen den mit diesen Einstellpunktorten verbundenen Werten bezogene
Daten eingesammelt und eine Entscheidung über die zur Ausführung der
Interpolation benutzten Grundwellenformen als Funktion dieser auf
die Richtungskoeffizienten bezogenen Daten getroffen.
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Dieses Interpolationsverfahren ist
besonders für
die Verwendung einer begrenzten Anzahl von beobachteten Punkten
geeignet, um Zwischenpunkte zu bestimmen, wobei daran durch eine
Kamera beobachtete Daten und in einem Speicher aufbewahrte Daten
beteiligt sein können.
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Weiterhin betrifft die Erfindung
auch eine Vorrichtung, insbesondere eine elektronische Schaltung,
zum Ausführen
des obenerwähnten
Verfahrens, und Projektoren, die mit einer Vorrichtung dieser Art
ausgerüstet
sind.
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Die kennzeichnenden Merkmale des
obenerwähnten
Interpolationsverfahrens und der entsprechenden Vorrichtung werden
aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.
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Zur ausführlicheren Erläuterung
der kennzeichnenden Merkmale der Erfindung werden unten einige wenige
bevorzugte Ausführungsformen
als Beispiele beschrieben, ohne dass diese Beispiele begrenzender
Art sind, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in
denen:
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1 diagrammatisch
ein Projektionssystem zeigt, das mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Projektoren
versehen ist;
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2 diagrammatisch
ein Testbild zeigt, das durch Projektoren dieser Art erzeugt werden
kann;
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3 eine Übertragungskurve
darstellt, die das Verhältnis
zwischen einem Eingangssignal und der Lichtintensität des erhaltenen
optischen Signals aufzeigt;
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4 diagrammatisch
den Grundsatz der weichen Kante erläutert;
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5, 6 und 7 diagrammatisch eine Anzahl von erfindungsgemäßen Projektoren
zeigen;
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8 verschiedene Übertragungskurven und
den Einfluss der Alterung auf diese Kurven zeigt;
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9 eine Übertragungskurve
und den Einfluss einer Kontraständerung
auf diese Kurve zeigt;
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10 bis 15 ein bestimmtes Interpolationsverfahren
aufzeigen;
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16 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt.
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1 zeigt
diagrammatisch eine Anordnung eines CRT-Projektors 1 in Bezug auf einen
Schirm 2. Der Projektor 1 enthält drei Bilddarstellendeungselemente
Elemente, in diesem Fall Kathodenstrahlröhrer 3-4-5, mit diesen
vorgeschalteten optischen Linsen, die zur Erzeugung eines roten
Lichtstrahls, eines grünen
Lichtstrahls bzw. eines blauen Lichtstrahls, 6-7-8 benutzt
werden. Diese Lichtstrahlen werden gleichzeitig auf bekannte weise über den Schirm 2 bewegt,
wobei auf dem Schirm 2 unterschiedliche Farben durch Überlappung
des Lichts und Einstellung der Intensitäten jeder Farbe erhalten werden.
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Es ist klar, dass die Lichtstrahlen 6-7-8 sehr genau
gesteuert werden müssen,
um die Bildung von Aberrationen im Bild 9 zu vermeiden,
die das vor den Betrachtern gesehene Bild beeinträchigen.
Es ist daher notwendig, die entsprechende Korrektur vorzusehen.
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Eine anfängliche mechanische und elektrische
Korrektur am Projektor 1 wird schon bei seiner Herstellung
ausgeführt,
wie unter anderem in der obenerwähnten
BE 09600536 (BE-A-1010346) erläutert
wird.
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Es ist bekannt, dass diese während der
Herstellung ausgeführte
Erstkorrektur kein optimales Bild garantiert. Es ist daher auch
gebräuchlich,
einen Projektor 1 dieser Art mit Mitteln zu versehen, die
es dem Benutzer erlauben, weitere Korrekturen auszuführen.
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Wie bekannt ist, wird die Korrektur
mit Hilfe eines, beispielsweise in 2 dargestellten
Testbildes 10 ausgeführt.
Die Korrektur wird durch Einstellung der Steuereinheit des Projektors 1 ausgeführt, bis
das Testbild 10 optimal ist. Dies lässt sich mittels einer Entfernungssteuerung
oder, wie in BE 09600536 beschrieben, mit Hilfe einer das Bild 10 aufzeichnenden
Kamera erreichen, wobei das aufgezeichnete Testbild dazu benutzt
wird, zu analysieren, welche Korrekturen ausgeführt werden müssen. In diesem
Fall wird, wie in der beiliegenden 1 dargestellt,
eine Kamera 11 benutzt, die beispielsweise auf dem Projektor 1 angeordnet
ist und das Testbild 10 betrachtet, das auf den Schirm 2 projiziert
wird. Normalerweise wird für
diesen Zweck eine CCD-Kamera benutzt.
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Das Testbild 10 kann eine
beliebige erwünschte
Form aufweisen. Im allgemeinen wird ein Testbild 10, wie
in
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2 dargestellt,
oder zumindest ein vergleichbares Testbild benutzt.
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In dieser Figur ist das Projektor-Testbild 10 in unterschiedliche
Bereiche 12 aufgeteilt, und in jedem Bereich ist ein Linienschnittpunkt
vorgesehen. Der Deutlichkeit halber ist das in 2 dargestellte Testbild nur in eine begrenzte
Anzahl von Bereichen aufgeteilt worden.
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Der obenerwähnte Linienschnittpunkt wird durch
ein gitterartiges Muster gebildet, das getrennt für die drei
Farben aufgerufen werden kann, so dass es nach Wunsch möglich ist,
zwei oder drei gitterähnliche
Muster aufeinander zu projizieren. Normalerweise umfasst das gitterartige
Muster 13 des grünen Lichts
Linien, die perfekt horizontal und vertikal verlaufen, da sich die
Kathodenstrahlröhre 4 mittig
vor dem Schirm 2 befindet, und dieses Muster 13 wird daher
auch als das Bezugsmuster benutzt. Durch Projizieren eines gitterartigen
Musters 14 einer anderen Farbe, das normalerweise mit dem
Muster 13 zusammentreffen sollte, ist es möglich, zu
beobachten, welche Korrekturen ausgeführt werden müssen.
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Unter Verwendung des Testbildes 10 können daher
verschiedene Korrekturen für
jeden Bereich ausgeführt
werden.
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Andererseits ist es wünschenswert,
dass die gitterartigen Muster, beispielsweise 13 und 14, nicht zueinander
verschoben sind, was als Konvergenzkorrektur bezeichnet wird.
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Auch können die gitterartigen Muster
zur Bereitstellung von Geometriekorrektur benutzt werden, bei der
bekannterweise die Aufgabe darin besteht, sicherzustellen, dass
das Gitter orthogonal ist und sich nicht trapezartig in die eine
oder andere Richtung aufweitet.
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Andere Testbilder können zur
Ausführung anderer
Korrekturen benutzt werden. Bei der Korrektur des Fokus wird beispielsweise
sichergestellt, dass der auf die Schirmplatte auftreffende Elektronenstrahl
und daher auch das entsprechende Bild auf dem Schirm scharf sind.
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Dasselbe gilt auch in Bezug auf die
Minimierung des Astigmatismus. Astigmatismus ist die Erscheinung,
die unter anderem als Ergebnis dessen auftritt, dass die Elektronenstrahlen
in einer Bildröhre die
Schirmplatte nicht orthogonal schneiden. Infolgedessen ist das auf
diese Weise gebildete virtuelle Pixel elliptisch verzerrt. Es ist
klar, dass diese elliptische Verzerrung vorzugsweise korrigiert
werden sollte.
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Auch ist es möglich, eine Kontrastmodulationskorrektur
bereitzustellen. Bei dieser Art von Korrektur wird die Intensität der drei
projizierten Farben getrennt auf dieselbe Weise eingestellt, um
durch Lichtverlust. oder durch Unterschiede des Projektionsabstandes
und dergleichen verursachte Verluste so zu kompensieren, dass an
den Rändern
dieselbe Lichtmenge wie in der Mitte des Bildes vorliegt.
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Die sogenannte Gammakorrektur ist
ebenfalls von Bedeutung. Dies ist deshalb so, weil, wie in 3 dargestellt, die Intensität I des
projizierten Lichtes nicht zu dem an die Kathodenstrahlröhre angelegten
Signal S proportional ist. Es ist klar, dass dieses nachstehend
als Übertragungskurve
bezeichnete nichtlineare Verhältnis
ebenfalls berücksichtigt werden
muss, wenn ein optimales Bild darzustellen ist.
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Die obenerwähnten Korrekturen können getrennt
für jeden
Projektor 1 ausgeführt
werden. Wenn ein zweiter Projektor 1A, wie diagrammatisch
in der 1 dargestellt,
benutzt wird, oder sogar mehr als zwei Projektoren benutzt werden,
ist es darüber
hinaus notwendig, verschiedene Korrekturen auszuführen, um
die Bilder 9 und 9A aneinander anzupassen, zumindest
bei Bildern 9-9A, die zusammen eine einzige Instanz bilden
sollen. Dies kann Bilder betreffen, die wie in i mit
einem gewissen Überlappungsbereich 15 nebeneinander
projiziert werden, oder entsprechend einer Variante Bilder, die
ineinander oder vollständig
aufeinander projiziert werden, im letzteren Fall beispielsweise
zum Verdoppeln der Lichtintensität
an der Stelle des Schirms 2.
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Wenn mehrere Bilder 9-9A projiziert
werden, muss zumindest die anschließende Geometrie oder überlappende
Geometrie korrigiert werden.
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Im Überlappungsbereich 15 ist
es möglich, eine
besondere Einstellung bereitzustellen, so dass für jedes Bild eine sogenannte
weiche Kante gebildet wird, womit gemeint ist, dass die Bilder gezielt
an ihren überlappenden
Kanten abgedämpft-
werden, woraus sich eine gleichförmige
Gesamtintensität
ohne bemerkbaren Übergang
ergibt. Wie bekannt ist, wird dies durch Multiplizieren der auf
die Breiten B1 und B2 der Bilder 9 und 9A bezogenen
Signale mit Verstärkungsfaktoren V1 und V2 erreicht,
die sich wie in 4 verhalten.
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Das besondere Merkmal der vorliegenden Erfindung
besteht darin, dass das projizierte Bild 9 automatisch
während
der normalen Verwendung des Projektors 1 oder, wenn es
mehrere Projektoren gibt, der verschiedenen Projektoren 1-1A eingestellt
wird, d. h. sie werden automatisch selbst nach der Ausführung der
Korrekturen mit den Testbildern eingestellt.
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Das Ergebnis dieser automatischen
Korrektur ist, dass Aberrationen, die als eine Funktion von Faktoren
in Erscheinung treten, die zu der Zeit der Ausführung der Korrektur unter Verwendung
des Testbildes 10 nicht auftreten, immer noch korrigiert werden
können.
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Nach der diagrammatischen Darstellung
in 5. wird dies nach
einem ersten Aspekt der Erfindung mittels Rückkopplung erreicht, wobei
diese Rückkopplung
aus der Beobachtung des projizierten Bildes 9, dem Überprüfen, ob
irgendwelche Aberrationen auftreten, und dem Einstellen der obenerwähnten Korrekturen
als Funktion dieser Aberrationen besteht, um diese zu minimieren.
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Es ist möglich, Für diese Rückkopplung die obenerwähnte Kamera 11 zu
verwenden, die gewissen Abschnitte. des projizierten Bildes, beispielsweise
die durch die Mitten der obenerwähnten
Bereiche 12 gebildeten Abschnitte, betrachtet und aufzeichnet. Dann
wird auf Grundlage der aufgezeichneten Daten untersucht, welche
Aberrationen im Bild 9 auftreten, und die notwendigen Einstellungen
werden ausgeführt.
Die Aberrationen und die notwendigen Korrekturen werden in einer
Rechnereinheit 16, die im Steuersystem des Projektors untergebracht
ist, bestimmt und berechnet.
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Wie diagrammatisch in der 6 dargestellt ist, ist es
nach einem anderen Aspekt der Erfindung möglich, mathematische Modelle
zu verwenden, die auf den Beeinflussungsfaktoren beruhen, die für die betreffefende
Einstellung relevant sind. Im vorliegenden Fall sind diese mathematischen
Modelle, die mittels des Blocks 17 diagrammatisch in der
Figur angezeigt sind, in einem Speicher aufbewahrt. In Abhängigkeit
von bestimmten Parametern, die sich während der Verwendung des Projektors ändern, werden diese
mathematischen Modelle dazu benutzt, zu berechnen, welche Einstellungen
ausgeführt
werden müssen.
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Es ist zu beachten, dass der Betriff „mathematisches
Modell" sehr weitläufig
auszulegen ist. Ein mathematisches Modell dieser Art kann beispielsweise
eine Kurve umfassen, die in den Speicher eingeschrieben wird. Ein
solches Modell kann jedoch auch eine Berechnungs funktion umfassen,
mit der ein Ausgangswert automatisch durch Eingabe eines bestimmten
Eingangswerts berechnet werden kann. Ein derartiges Modell kann
auch Reihen von Werten umfassen, die Tabellen bilden, aus denen
Daten abgeleitet werden können.
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Nach einem noch weiteren Aspekt der
Erfindung kann die Verwendung der mathematischen Modelle mit der
obenerwähnten
Rückkopplung
kombiniert werden. Nach der diagrammatischen Darstellung in 7 wird das Signal 18 dazu
benutzt, das mathematische Modell beispielsweise an die Änderung
von Parametern dieses Modells anzupassen.
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Die Verwendung mathematischer Modelle weist
den Vorteil auf, dass schnelle Einstellung möglich ist, da gewissermaßen noch
vor dem Projizieren etwas unternommen werden kann.
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Gemäß einer wichtigen Anwendung
der Erfindung ermöglichen
die mathematischen Modelle eine zeitabhängige Einstellung. In diesem
Fall ist es möglich,
die gesamte Einschaltzeit der betreffenden Projektoren zu berücksichtigen,
um beispielsweise die Alterung gewisser Teile des Projektors 1,
beispielsweise die Alterung der benützten Bildröhren, zu berücksichtigen.
Es wird jedoch klar sein, dass es gemäß der Erfindung möglich ist,
dass eine solche Einstellung als Funktion der Alterung auch auf
andere Weisen ausgeführt
werden kann, beispielsweise durch Ausführung gewisser Messungen im
Projektor, um Daten bereitzustellen, aus denen die Alterungserscheinung
abgeleitet werden kann.
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Auch ist es gemäß der Erfindung möglich, die
Zeit zu berücksichtigen,
die seit dem letzten Mal, als der betreffende Projektor 1 eingeschaltet
war, verstrichen ist. Dies ist absichtlich deshalb von Bedeutung,
um beispielsweise mittels eines mathematischen Modells Erscheinungen
wie mechanische Drift zu berücksichtigen, anders
gesagt mechanische Eigenschaften, die sich im Verlauf der Zeit ändern, beispielsweise
infolge der Erwärmung
des Projektors 1.
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In einer bestimmten Ausführungsform
findet die Einstellung auch als Funktion der Position des projizierten
Lichts bezüglich
des Bildes statt, um positionsbezogene Aberrationen zu kompensieren.
In diesem Fall ist es gemäß der Erfindung
möglich,
der Tatsache Rechnung zu tragen, dass der Alterungsvorgang nicht
gleichmäßig für die gesamte
Oberfläche
der verwendeten Bilddarstellungselemente, d. h. der Kathodenstrahlröhren 3-4-5,
stattfindet.
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In einer weiteren bestimmten Ausführungsform
wird die Einstellung als Funktion der Größe und/oder Intensität des zu
projizierenden bzw. projizierten Signals, sofern zutreffend, bezüglich der
Position auf dem Bild ausgeführt.
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Es ist deutlich zu bevorzugen, unterschiedliche
Einstellungen für
die unterschiedlichen Farben vorzusehen.
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Das oben beschriebene Verfahren und
insbesondere die verschiedenen Möglichkeiten
zur Ausführung
dieses Verfahrens können
auf allen obenerwähnten
Former der Korrektur angewandt werden, womit Korrekturen in Bezug
auf Konvergenz, Geometrie, anschließende Geometrie und/oder überlappende
Geometrie, Fokus, Astigmatismus, Kontrastmodulation, Gammakorrektur
und Kantenweichheit, sowie alle anderen Korrekturformen gemeint
sein sollen.
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Es ist klar, dass das oben beschriebene
Verfahren, das die Berücksichtigung
von Korrekturen während
der normalen Verwendung des Projektors ermöglicht, auch Korrekturen ermöglichen
kann, die bereits während
der Voreinstellung mit dem Testbild eingesetzt worden sein können. Dennoch
wird klar sein, dass beispielsweise durch Erwärmung des Projektors verursachte
Aberrationen bereits während
der Projizierung des Testbildes berücksichtigt worden sein können.
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Hiernach wird eine Anzahl spezifischerer möglicher
Anwendungen der Erfindung sowie deren Bedeutung beschrieben.
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8 zeigt ähnliche
Kennlinien wie die in 3 dargestellten,
jedoch getrennt für
die drei jeweiligen Farben. Dies sind die Kennlinien R-G-B,
die die Farben Rot, Grün
bzw. Blau anzeigen. Aus dieser Figur wird klar sein, dass für die unterschiedlichen Farben
unterschiedliche Übertragungskennlinien
berücksichtigt
werden müssen.
Bei einem Eingangswert S1 muss weniger Rot als Grün bereitgestellt werden,
während
bei einem Eingangswert S2 das Gegenteil gilt.
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Durch Alterung der Bildröhre oder
anders gesagt der Kathodenstrahlröhre wird eine Verschiebung der Übertragungskennlinien
verursacht. In der 8 wird
dies mit der Kennlinie G1 aufgezeigt. Diese Kennlinie stellt
die Übertragungskennlinie
für das grüne Licht
nach einer gewissen Alterung im Vergleich zu der Zeit, zu der die
Kennlinie G anwendbar war, dar. Dies wird bei den gegenwärtig bekannten Projektoren
nicht berücksichtigt.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
ein mathematisches Modell zu benutzen, das die Alterung berücksichtigt,
so dass anstelle der ursprünglichen Übertragungskennlinie G die
zu jeder beliebigen. Zeit anwendbare Übertragungskennlinie G1 automatisch benutzt
wird. Unter Verwendung der obenerwähnten Rückkopplung kann die dargestellte Übertragungskennlinie G1 jederzeit
weiter verfeinert werden.
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Derselbe Gedankengang ist auch auf
die roten und blauen Bildröhren
anwendbar, obwohl der ver1au der Verschiebung nicht unbedingt der
gleiche wie beispielsweise der der roten Bildröhre ist. Ein Grund dafür besteht
darin, dass unterschiedliche Leuchtstoffe unterschiedliche Alterungseigenschaften
aufweisen. Auch ist in diesem Zusammenhang der projizierte Bildgehalt
von Bedeutung. Wenn beispielsweise 50% der Zeit lang ein helles
rotes Bild projiziert wird, ist klar, dass die rote Bildröhre schneller
altern wird. Dies kann gemäß der Erfindung
dadurch berücksichtigt
werden, dass der projizierte Videogehalt bzw. Bildgehalt in Betracht
gezogen wird.
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Wie oben erwähnt, können auch positionsabhängige Korrekturen
ausgeführt
werden. Auf diese Weise ermöglicht
die Erfindung die Korrektur von Aberrationen, die durch die unten
beschriebene Erscheinung verursacht werden.
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Durch Projizieren von Bildern über ein
Linsensystem wird das projizierte Licht an den Seiten des Bildes
geringer als in der Mitte des Bildes sein. Diese Erscheinung wird
als „Helligkeitsabfall"
bezeichnet. Um diese Erscheinung zu lindern, kann eine elektrische
Kompensation dadurch ausgeführt werden,
dass die Intensität
des projizierten Lichtes so moduliert wird, dass mehr Licht für die Seiten
und weniger für
die Mitte bereitgestellt wird. Die Folge davon ist, dass der Alterungsvorgang
nicht gleichförmig
ist und dass eine in Bezug auf Farbe ungleichförmige Lichtverteilung erzeugt
wird. Das bedeutet beispielsweise, dass für das grüne Licht eine Tendenz besteht,
im Fall einer Projizierung in die Mitte des Bildes entlang der Kurve G zu
laufen und bei einer Projizierung an den Rand des Bildes entlang
der Kurve G1 zu laufen.
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Selbst wenn Alterungserscheinungen
nicht berücksichtigt
werden, wird es in der Mitte einen Eingangswert S1 geben,
während
es an den Rändern notwendig
sein wird, den Wert S2 zu berücksichtigen. In dem Beispiel
hat dies zur Folge, dass das Bild an den Rändern anders als in der Mitte
gefärbt
sein wird und dadurch die Farbgleichförmigkeit beeinträchtigt wird.
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Durch erfindungsgemäßes Bereitstellen
von Rückkopplung
oder die Verwendung von mathematischen Modellen, wie oben erwähnt, kann
dieser Faktor berücksichtigt
werden.
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Durch Verwendung eines mathematischen Modells,
das die Ausführung
von Einstellungen während
der Projektion ermöglicht,
wird durch die Erfindung auch die Ausführung einer kontrastabhängigen Korrektur
auf derartige Weise ermöglicht,
dass Aberrationen, die normalerweise bei einer Änderung der Kontrasteinstellung
des Projektors 1 auftreten, eliminiert werden. Dies wird
hiernach unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
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9 zeigt
die Übertragungsfunktion T für eine bestimmte
Farbe mit vollem Kontrast. wenn sich der Kontrast ändert, beispielsweise
halbiert wird, ist bekannt, die mit der Übertragungsfunktion T verbundenen
werte zu halbieren, so dass die Kennlinie T1 verfolgt wird.
In Wirklichkeit sollte jedoch die Kennlinie T2 verfolgt
werden. Dieses Problem kann ebenfalls durch Verwendung von Rückkopplung
oder eines geeigneten mathematischen Modells gemäß der vorliegenden Erfindung
eliminiert werden.
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Unter Verwendung eines noch weiteren
mathematischen Modells ist es möglich,
permanente Korrekturen als Funktion des zugeführten Videosignals auszuführen. Da
sich das Videosignal fortlaufend ändert, ist es klar, dass sich
der Arbeitspunkt fortlaufend nach oben und nach unten entlang den Übertragungskennlinien
bewegt. Bei CRT-Projektoren bedeutet dies, dass die projizierte
Intensität
vom Videogehalt abhängig
ist, was wiederum die Wiedergabe der Farbtreue beeinflusst. Gemäß der Erfindung
ist es auch in diesem Fall möglich,
eine dauerhafte Einstellung zu ermöglichen, die den Gehalt des Videosignals
und die zugehörigen
Aberrationen berücksichtigt.
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Weiterhin ist es auch möglich, andere
Effekte, wie beispielsweise das den Wellenformen zugrundeliegende
Analogverhalten des Systems, wie beispielsweise Tiefpassleistung,
zu berücksichtigen. Dadurch
wird deutlich auch die Lichtintensität verzerrt, die letztendlich
erhalten wird, so dass die Lichtverteilung nicht gleichförmig sein
wird. Es ist auch in diesem Fall gemäß der Erfindung möglich, eine
Korrektur beispielsweise unter Verwendung eines mathematischen Modells
auszuführen,
das diese Tatsache berücksichtigt.
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Der obenerwähnte Einfluss bezüglich des Analogverhaltens
ist quellenfrequenzabhängig.
Gemäß der Erfindung
ist es auch möglich,
eine frequenzabhängige
Einstellung bereitzustellen.
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Weiterhin ist es möglich, eine
elektrische Fokus-Drift zu berücksichtigen,
was bedeutet, dass sich die Fokuseinstellung mit der Zeit verschiebt;
dennoch hat der Fokus einen Einfluss auf die Farbtreue: je schlechter
der Fokus, desto niedriger wird die Lichtintensität eines
Pixels. Dadurch wird wiederum bewirkt, dass sich die Farbtemperatur
unterscheidet und falsch ist. Dieses Problem kann ebenfalls mit
dem Verfahren der Erfindung gelindert werden, vorausgesetzt, dass
ein dieses berücksichtigendes
mathematisches Modell benutzt wird.
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Mechanische Drift, anders gesagt
mechanische Änderungen,
die im Verlauf der Zeit eintreten, beispielsweise infolge einer
Erwärmung
oder dergleichen, können
auf ähnliche
Weise berücksichtigt
werden.
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Abschließend ist es auch gemäß der Erfindung
möglich,
die spektralen Strahlungseigenschaften des Schirms zu berücksichtigen.
Das bedeutet, dass ein Bild, das perfekte Farbtreue auf einem Schirm
aufweist, auf einem anderen Schirm nicht unbedingt perfekt ist.
Unter Verwendung von mit der Kamera 11 aufgenommenen Beobachtungen
ist es möglich,
beispielsweise zu untersuchen, welche Korrekturen anzuwenden sind,
wobei diese Korrekturen gemäß der Erfindung
beispielsweise unter Verwendung eines mathematischen Modells bestimmt
werden.
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Die obenerwähnten Effekte können auch
bei der obenerwähnten
Kantenweichheit berücksichtigt werden.
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Bei Verarbeitung der Signale, insbesondere des
Signals von der Kamera 11, ist es wünschenswert, die Auflösung unter
Verwendung von Interpolation zu steigern.
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Es gibt verschiedene Verfahren zum
Interpolieren von Daten im Zeitbereich einschließlich von linearer, Spline-,
Bezier-, Parabol- und Sinus-Interpolation sowie anderer. Eine lineare
Interpolation ist schnell, stellt aber nicht eine glatte Kennlinie
bereit. Mit Bezier- und Spline-Interpolationen wird zwar eine glatte
Kennlinie bereitgestellt, aber sie sind nachteiligerweise sehr zeitaufwendig.
Eine Parabol-Interpolation
weist den Nachteil auf, dass keine linearen Kennlinien möglich sind.
Eine Sinus-Interpolation
ist mit unerwünschten
Schwingungen behaftet.
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Die Nachteile der Verwendung bekannter
Interpolationen bestehen darin, dass sie alle folgenden Erfordernisse
erfüllen
müssen:
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- – Fortlaufende
und glatte Wellenformen: wenn Sprünge im Signal erkannt werden,
ist es möglich, dass
das System nicht mehr linear reagiert, wenn es ein solches Signal
empfängt.
Dieses Erfordernis ist sehr dringlich und bewirkt, dass eine schnelle
Interpolation nicht leicht zu erreichen ist.
- – Keine Über- oder
Unterschreitung: Überschreitung oder
Unterschreitung verursachen ernsthafte Sprünge. Wenn beispielsweise ein
Digital-Analog-Wandler (DAC)
benutzt wird, benötigt
dieser DAC Ganzzahlen an seinem Eingang. Da diese Ganzzahlen durch
eine bestimmte Anzahl von Bit (beispielsweise 8) dargestellt werden,
gibt es stets einen Mindest- und einen Höchstwert, der vom DAC ausgewertet
werden kann. Beispielsweise ist 256 in einer Binärdarstellung ein 9-Bit-Wert.
Der 8-Bit-DAC kann dieses neunte Bit nicht auswerten, so dass das
neunte Bit ignoriert wird. Bei 256 betragen die anderen 8 Bit 0,
so dass 256 als 0 ausgewertet wird, wodurch natürlich falsche Ergebnisse erhalten
werden. So werden in den Wellenfronten Sprünge eingeführt, wenn eine Über- oder Unterschreitung
besteht.
- – Es
müssen
lineare Kennlinien möglich
sein: viele Wellenformen, die in Projektoren erzeugt werden müssen, basieren
stark auf Sägezahnkurven,
die meistens zu Beginn und am Ende vom Sägezahnmodell abweichen.
- – Es
muss eine schnelle Berechnung möglich
sein da Berechnungen in Echtzeit oder zumindest sehr schnell ausgeführt werden
müssen,
um dem Benutzer oder der Einstellungsvorrichtung eine Direktrückmeldung
zu geben, um die für
die Einstellung benötigte
Zeit zu verlängern,
muss für
die Interpolierung ein leichter weg gefunden werden. Dadurch wird
an nutzloser Verarbeitungshardware gespart, was von Bedeutung ist,
da bei der vorliegenden Technologie der Kostenpreis einen wichtigen
Faktor darstellt.
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Nach einem bestimmten Aspekt der
Erfindung, der vorzugsweise in Kombination mit dem Obigen eingesetzt
wird, aber auch in anderen Projektoreinstellungssystemen benutzt
werden kann, wird ein Verfahren zur Bestimmung von Zwischenpunkten
bereitgestellt, bei dem die Nachteile der obenerwähnten Interpolationsverfahren
beseitigt werden. Dieses Verfahren wird unten unter Bezugnahme auf 10 bis 15 erläutert.
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10 zeigt
eine Anzahl von Punkten K-L-M-N, zwischen denen es notwendig
ist, eine Interpolation auszuführen,
um Zwischenwerte zu bestimmen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Anzahl. von Grundwellenformen, vorzugsweise wie in 11. bis 15 dargestellt,
bereitgestellt.
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Die erste Grundwellenform F1 weist
einen Gradienten auf, der fortschreitend zunimmt und dann fortschreitend
abnimmt. Die zweite Grundwellenform F2 weist einen im Wesentlichen
konstanten Gradienten gefolgt von einem fortschreitend abnehmenden Gradienten
auf. Die dritte Grundwellenform F3 weist einen fortschreitend
zunehmenden Gradienten gefolgt von einem im Wesentlichen konstanten
Gradienten auf. Die vierte Grundwellenform F4 weist einen im
Wesentlichen konstanten Gradienten entlang der gesamten Linie auf.
Die fünfte
Grundwellenform F5 ist eine im Wesentlichen horizontale
Linie.
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Nun werden gemäß der Erfindung auf die Richtungskoeffizienten
der Verbindungslinien K-L, L-M und M-N zwischen
diesen Punkten bezogene Daten für
zumindest drei und vorzugsweise vier aufeinanderfolgende Punkte K-L-M-N bestimmt,
und unter Verwendung dieser Daten wird bestimmt, welche Grundwellenformen
zu verwenden sind, um eine Verbindung zu bilden. Bei der Bestimmung
der zwischen L und M anzuwendenden Grundwellenform
ist es zu bevorzugen, sowohl den Richtungskoeffizienten für die Verbindungslinie
zwischen L und M als auch die Richtungskoeffizienten
für die
Verbindungslinien K-L und M-N der anschließenden Intervalle
zu berücksichtigen.
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Die Daten betreffs der berücksichtigten
Richtungskoeffizienten umfassen vorzugsweise Informationen darüber, ob
ein derartiger Richtungskoeffizient positiv oder negativ ist und über die
Größe dieses Richtungskoeffizienten.
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Im Fall der 10 ist der Richtungskoeffizient zwischen L und M negativ,
aber es geht ihm eine Verbindungslinie K-L mit einem positiven
Richtungskoeffizienten voran. Weiterhin folgt der Verbindungslinie L-M eine
Verbindungslinie mit einem negativen Richtungskoeffizienten. Gemäß der Erfindung
ist es dann möglich
zu entscheiden, die Grundkennlinie F3 zwischen den Punkten L und M anzuwenden,
wobei diese Kennlinie invertiert ist.
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Die Grundwellenformen können auch
miteinander kombiniert werden.
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Auch ist es möglich, die Grundwellenformen abzuschwächen oder
zu stärken,
um sicherzustellen, das sie genau der zu überspannenden Differenz V entsprechen.
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So ist es beispielsweise möglich, die
Grundwellenform F1 bis zu 40% abzuschwächen und in diesem Fall der
Grundwellenform F4 10% hinzuzufügen, und aller als Funktion
der obenerwähnten
Richtungskoeffizienten. Es wird klar sein, dass geeignete Algorithmen
ausgearbeitet werden können.
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Zur Ausführung des obenerwähnten Verfahrens
wird vorzugsweise die Vorrichtung 19, insbesondere eine
elektronische Schaltung, mit einem in 16 dargestellten
Schaltbild benutzt.
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Die Vorrichtung 19 umfasst
im Wesentlichen einen Speicher 20, in dem Daten bezüglich Wellenformen,
die zur Erzeugung eines projizierten Bildes erforderlich sind, aufbewahrt
werden können
und in dem gegebenenfalls Daten bezüglich der mathematischen Modelle
ebenfalls aufbewahrt werden können; eine
Rechnereinheit 21, die die obenerwähnten Wellenformen entsprechend
dem oben beschriebenen Verfahren einstellt; und mindestens einen
Digital-Analog-Wandler
22 zur Zuführung des Endergebnisses zum
Steuermittel 23 des entsprechenden Bilddarstellungselements 24,
beispielsweise der Bildröhre
des CRT-Projektors.
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Das Videosignal 25 wird
der Rechnereinheit 21 über
einen Analog-Digital-Wandler 26 zugeführt.
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Auf die auszuführenden Korrekturen bezogene
Steuersignale und Beeinflussungsfaktoren werden über den Eingang 27 angelegt.
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Das Kontrastmodulationssignal wird
an den Eingang 28 angelegt.
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Es ist zu beachten, dass die Vorrichtung nicht
für eine
spezifische Anwendung bestimmt ist, womit gemeint ist, dass die
Vorrichtung 19 in Abhängigkeit
von dem Signal am Eingang 27 zur Ausführung einer spezifischen Aufgabe
in eine Betriebsart oder eine andere umgeschaltet werden kann.
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Nach der Darstellung ist es möglich, mehrere Digital-Analog-Wandler 22 einzusetzen,
von denen jeder unterschiedliche Steuerfunktionen ausführen soll.
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Die Vorrichtung kann offensichtlich
auch mit Mitteln ausgerüstet
werden, die auch eine Einstellung von Hand oder einen Eingriff in
die Einstellung von Hand erlauben, beispielsweise durch Eingeben von
Daten über
eine Tastatur oder dergleichen.
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Der Speicher 20 ist vorzugsweise
ein RAM, in den Vektorinformationen eingeschrieben werden.
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Es ist klar, dass die Vorrichtung 19 so
ausgelegt sein kann, dass sie nicht nur mit einem Bilddarstellungselement 24,
sondern mehreren dieser Elemente zur gleichen Zeit in Wechselwirkung
tritt. Andererseits ist auch die Möglichkeit der Bereitstellung einer
fest zugeordneten Vorrichtung 19 für jedes betroffene Bilddarstellungselement 24 nicht
ausgeschlossen.
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Vorzugsweise bildet die Vorrichtung 19 einen festen
Teil des Projektors, was von Bedeutung ist, wenn es notwendig ist,
projektorbezogene Daten, wie beispielsweise Alterung des Projektors,
zu berücksichtigen.
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Die vorliegende Erfindung ist auf
keine Weise auf: die beispielsweise beschriebenen und in den Figuren
dargestellten Ausführungsformen
begrenzt; stattdessen kann ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser
Art zur Einstellung eines Projektors, und insbesondere eines CRT-Projektors, entsprechend zahlreichen
Varianten realisiert werden, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung
abzuweichen.