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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Diese Erfindung betrifft das Gebiet
der Projektionsdarstellungen und insbesondere verteilte Projektionsdarstellungen,
welche mehrere Projektoren verwenden, um ein größeres Bild und/oder ein Bild
mit größerer Auflösung zu
erzeugen.
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Systeme mit mehreren Projektoren
werden seit vielen Jahren vorgeschlagen und verwendet. In den 1950ern
wurde das „CINERAMA"-System für die Filmindustrie
entwickelt. Das CINERAMA-System verwendete drei Filme, um unter
Verwendung von drei separaten Projektoren drei Bilder zu projizieren, welche
dann zur Bildung eines einzelnen Panoramabildes kombiniert wurden.
Disneyland verwendet weiterhin ein ähnliches System mit mehreren
Projektoren, wobei ein Kreis von Projektoren auf eine Darstellungsfläche strahlt,
welche einen kreisförmigen Raum
als Wand umgibt.
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Im Video-Bereich wurden Systeme mit
mehreren Projektoren für
eine Anzahl von Sonderanwendungen vorgeschlagen und verwendet. Das
US Patent Nr. 4,103,435 an Herndon und das US Patent Nr. 3,833,764
an Taylor schlagen für
Flugsimulatoren die Verwendung von Systemen mit mehreren Projektoren
vor. Bei vielen dieser Systeme werden mehrere Video-Bildschirme
nebeneinander aufgestellt, um eine Großbilddarstellung zu erzeugen.
Eine Schwierigkeit mit vielen der Video-basierten Darstellungssystemen
mit mehreren Projektoren ist, dass die mehreren Bilder oft nicht
als ein einzelnes, kontinuierliches Bild auf der Darstellungsfläche erscheinen. Wenn
zwei Bilder Seite-an-Seite auf eine einzelne Darstellungsfläche projiziert
werden, gibt es in der Regel eine Naht zwischen den Bildern. Das
schließlich dargestellte
Bild wird entweder als zwei Bilder erscheinen, welche Seite-an-Seite
mit einer Lücke
dazwischen erscheinen, oder, falls die Bilder sich zu einer einzigen
Darstellungsfläche überlappen,
erscheinen sie mit einem hellen Streifen dazwischen. Wegen der Uneinheitlichkeiten
bei herkömmlichen
Kameras, den Video-Verarbeitungs- und -Bezugskanälen, den Darstellungen und
spezifischen Projektoren, ist es außerordentlich schwierig, die
resultierenden Video-Bilder
perfekt anzupassen, so dass kein Artefakt der Verteilung unter den
Bildern auftaucht. Wenn die Bilder auf der gleichen Darstellungsfläche sehr
nah zusammen gebracht werden, entstehen an jeder Naht typischerweise
sowohl Lücken
als auch Überlappungen.
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Das US Patent Nr. 4,974,073 an Inova schlägt ein Verfahren
zur Erzeugung eines nahtlosen Bildes aus mehrere diskreten Bildern
vor, indem die Bilder absichtlich überlappt werden, wodurch die
Lücken
vermieden werden, und dann die Helligkeiten der diskreten Bilder
im Überlappungsbereich
jeden Bildes reduziert werden. Inova räumt ein, dass die Steigerung
der Überlappung
die Größe des sich
ergebenden zusammengesetzten Bildes reduziert und folglich die Gesamtleistung
des Projektionssystems reduziert wird. Dementsprechend scheint Inova
vorzuschlagen, dass die Überlappung
minimiert werden sollte. In der 1A von
Inova werden drei diskrete Bilder gezeigt, wobei jedes eine Überlappung
von ungefähr
11% mit den benachbarten Bildern aufweist. Wegen dieser relativ
kleinen Überlappung
erklärt
Inova, dass das zusammengesetzte Bild, welches auf der Darstellungsfläche erscheint
und als das Scheinbild bezeichnet wird, fast drei Mal so breit wie
ein normales Video-Bild ist. Um fast drei Mal so breit wie das normale
Video-Bild zu sein, muss die Überlappung der
Bilder relativ klein sein.
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Wie Inova offenbart der Artikel mit
dem Titel Design Considerations and Applications for Innovative
Display Options Using Projector Arrays von Theo Mayer, SPIE Bd.
2650 (1996), Seiten 131 bis 139, die Projektion einer Anzahl diskreter
Bilder in einer überlappenden
Beziehung zueinander und mit ansteigender Helligkeit der diskreten
Bilder in den Überlappungsbereichen
jedes Bildes. Anders als Inova offenbart Mayer auch den Gebrauch
einer Vermischungsfunktion zum Ausblenden jedes überlappenden Rands des diskreten
Bildes, um das Gamma (Video-Signalreduktion versus Kurve des Lichtausstoßes) eines
Leuchtstoffs mit dem Ziel zu kompensieren, eine gleichmäßige Helligkeit über den Überlappungsbereich
zu erzeugen. In allen Fällen
zeigt Mayer eine Überlappung
von 25% oder weniger.
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Mayer erklärt auch, dass zur Erzielung
einer nahtlosen Darstellung über
einen angemessenen Bereich von Betrachtungswinkeln ein Reflexionsfaktor
der Darstellungsfläche
von Eins erforderlich ist (z. B. Lambertsche). Mayer erklärt, dass
der Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche erzielt wird, indem das Licht,
welches auf die Darstellungsfläche
auftrifft, optisch gegen das Zentrum der Darstellungsfläche zurückgebeugt
wird. Dies wird typischerweise dadurch erreicht, dass der Betrachtungswinkel
der Darstellungsfläche
eingeengt und das Licht zum Betrachter umgelenkt wird. Mayer erklärt jedoch,
dass dieses Schema nur funktioniert, wenn das Licht von einem einzigen
Punkt ausgeht.
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Bei einer verteilten Darstellung
sind die Lichtstrahlen in einer komplexen Anordnung, welche von der
Position des Betrachters abhängt, über die
Darstellungsfläche
vorgesehen. Wenn sich die Position des Betrachters ändert, ändert sich
auch die komplexe Anordnung der Lichtstrahlen. Mayer räumt dies
für Systeme
mit frontaler Projektion ein und schließt, dass es möglich sein
kann, alle Parameter für
Kolorimetrie und Randvermischung der Matrix so einzustellen, dass
ein perfekt nahtloses und integriertes Bild entsteht, jedoch nur
an einem Ort. Mayer erklärt, dass
sich die ganzen Re flektionsverhältnisse
verändern
und die Nähte
wieder auftauchen, wenn der Betrachtungspunkt nach links oder nach
rechts von diesem kalibrierten Ort verschoben wird. Um diese Schwierigkeit
zu überwinden,
erklärt
Mayer, dass ein Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche von
Eins (z. B. ein Lambertsches Darstellungsflächenprofil) erforderlich ist.
Ein Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche von Eins streut per Definition
das Licht und versieht alle Richtungen mit der gleichen Leuchtdichte. Durch
die Bereitstellung der gleichen Leuchtdichte in allen Richtungen
wird die Abhängigkeit
vom Betrachtungswinkel notwendigerweise reduziert, was einen breiteren
Betrachtungswinkel der verteilten Darstellung erlaubt.
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Sowohl Inova als auch Mayer scheinen
auf Darstellungssysteme mit frontaler Projektion abzuzielen. Frontale
Projektionsdarstellungen verwenden typischerweise Darstellungsflächen vom
reflektierenden Typ, welche wirkungsvoll und kosteneffektiv mit Lambertschen
Darstellungsflächenprofilen
(z. B. ein Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche von Eins) hergestellt werden
können.
Darstellungsflächen
für die
Durchprojektion können
jedoch nicht so leicht mit Lambertschen Reflexionsfaktorprofilen
gefertigt werden.
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JP-A-62 195 984 offenbart eine Darstellung zur
Erzeugung eines nahtlos zusammengesetzten Bildes aus mehreren diskreten
Bildern, umfassend eine Darstellungsfläche, einen Projektor zur Projektion
einer Vielzahl von diskreten Bildern auf der Darstellungsfläche in überlappender
Weise, so dass eine Vielzahl überlappender
Bereiche entsteht, und Mittel zur Veränderung der Leuchtdichte der
diskreten Bilder und der überlappenden
Bereiche.
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Die 1 und 2 illustrieren die Eigenschaften
des passiven Reflexionsfaktors einer typischen Darstellungsfläche für die Durchprojektion.
Die gezeigten Reflexionsfaktorprofile sind relativ zu einem gleichmäßig streuenden,
idealen Diffusor (z. B. eine Lambertsche Darstellungsfläche). Bei
dem beispielhaften Reflexionsfaktorprofil der Darstellungsfläche wird
ein Lichtstrahl, welcher einen Streuwinkel von 0 Grad aufweist,
eine Stärke
aufweisen, welche ungefähr
2,2 mal größer ist,
als wenn er eine gleichmäßig streuende,
mit einem gleichförmigen
Reflexionsfaktor versehene oder Lambertsche Darstellungsfläche passieren
würde.
Genauso wird ein Strahl mit einem Streuwinkel von 45 Grad nur mit
ungefähr
40% der normalisierten Stärke
relativ zum Ausstoß eines Lambertschen
Diffusionselements gesehen. Bezeichnenderweise impliziert diese
nicht-lineare Eigenschaft, welche viele Darstellungsflächen aufweisen,
dass das vom Projektionssystem ausgegebene Bild mit dem Betrachtungswinkel
variiert. Folglich werden Bilder, welche an einer Betrachtungsposition nahtlos
verteilt und kalibriert sind, Nähte
aufweisen, wenn sie von einer anderen, leicht unterschiedlichen Betrachtungsposition
aus angesehen werden.
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Ein Ansatz zur Reduzierung der Effekte
einer nicht-Lambertschen
Darstellungsfläche
ist es, die Winkelverteilung des auf die Darstellungsfläche auftreffenden
Lichts zu vermindern. Dies wurde durch die Bereitstellung einer
Fresnel-Linse beispielsweise auf oder nahe der Rückseite der Darstellungsfläche erzielt.
Dieser Ansatz ist zumindest bei Darstellungssystemen, welche nur
einen einzigen Projektor aufweisen, einigermaßen wirksam. Bei verteilten
Darstellungssystemen mit mehreren Projektoren jedoch, tendiert dieser
Ansatz dazu, die Sichtbarkeit der Nähte zu verstärken. Das
bedeutet, dass die Fresnel-Linse dazu tendiert, Diskontinuitäten zwischen
den Teilbildern einzuführen,
welche es erschweren, die Nähte
aus der Darstellung zu eliminieren.
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Was deshalb wünschenswert wäre, ist
ein nahtlos verteiltes Projektionssystem, welches keine Lambertsche Darstellungsfläche erfordert
und dennoch ein nahtloses Bild über
einen breiteren Betrachtungswinkel als den des Stands der Technik
bereitstellt.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine Darstellung zur Erzeugung eines nahtlosen, zusammengesetzten
Bildes aus wenigstens zwei diskreten Bildern eine Darstellungsfläche; wenigstens zwei
Projektoren zur getrennten Projektion der wenigstens zwei diskreten
Bilder auf die Darstellungsfläche;
eine oder mehrere Linsen, welche jede einem entsprechenden aus der
Anzahl der Projektoren zugeordnet ist, wobei die eine oder die mehreren
Linsen ausreichend weit von der Darstellungsfläche entfernt sind, so dass
wenigstens eines der diskreten Bilder wenigstens ein angrenzendes
diskretes Bild überlappt,
wodurch wenigstens ein Überlappungsbereich
gebildet wird; und ein Vermischungselement, welches mit wenigstens
einem der Projektoren zur Vermischung einer ausgewählten Eigenschaft
von wenigstens einem der diskreten Bilder in wenigstens einem Überlappungsbereich
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Linsen zwischen
der Darstellungsfläche
und ihrem entsprechenden Projektor angeordnet ist, um das Sichtfeld
des Projektors zu reduzieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Andere Aufgaben der vorliegenden
Erfindung und viele der damit verbundenen Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden sofort offenbar, da diese unter Bezug auf die nachfolgende
ausführliche Beschreibung
besser verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen betrachtet werden, in welchen gleiche Referenzziffern gleiche
Teile in allen Figuren davon bezeichnen, und wobei:
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1 und 2 Diagramme sind, welche
die Eigenschaften des passiven Reflexionsfaktors einer typischen
Darstellungsfläche
für die
Durchprojektion zeigen;
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3 einen
beispielhaften Projektor zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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4 eine
vier-mal-sechs Projektoren-Matrix der 3 zeigt;
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5 ein
schematisches Diagramm einer Darstellung mit vier Projektoren ist,
wobei jeder Projektor ein Bild projiziert, welches die benachbarten Bilder
zu mehr als 25% überlappt;
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6 ein
schematisches Diagramm einer Darstellung mit vier Projektoren ist,
wobei jeder Projektor ein Bild projiziert, welches die benachbarten Bilder
zu mehr als 50% überlappt;
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7 eine
grafische Darstellung einer beispielhaften Vermischungsfunktion
für den
Gebrauch in Verbindung mit einer Darstellung ist, welche eine Überlappung
von 50% aufweist;
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8 ein
Graph ist, welcher die Modulation der Leuchtdichte als eine Funktion
der Überlappung der
Darstellungsfläche
zeigt;
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9 ein
schematisches Diagramm ist, welches die Winkelverteilung der Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
15 Grad und null Prozent Überlappung
der Bilder aufweisen;
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10 ein
schematisches Diagramm ist, welches die Winkelverteilung der Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
15 Grad und 50 Prozent Überlappung
der Bilder aufweisen;
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11 ein
schematisches Diagramm ist, welches die Winkelverteilung der Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
30 Grad und null Prozent Überlappung
der Bilder aufweisen;
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12 ein
schematisches Diagramm ist, welches die Winkelverteilung der Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
30 Grad und 50 Prozent Überlappung
der Bilder aufweisen;
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13 ein
schematisches Diagramm ist, welches ein Projektorsystem zeigt, welches
eine Blende und eine Linse aufweist, um die Winkelvariation des
auf die Darstellungsfläche
einfallenden Lichts zu reduzieren;
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14 ein
schematisches Diagramm ist, welches ein Projektorsystem ähnlich zu 13 zeigt, welches eine zweite
Linse an Stelle von oder benachbart zu der Blende der 13 aufweist;
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15 ein
schematisches Diagramm ist, welches ein Projektorsystem ähnlich zu 13 zeigt, welches ein Reflexionssystem
verwendet, um den Abstand zwischen der Blende und der Darstellungsfläche zu verkürzen; und
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16 ein
schematisches Diagramm ist, welches eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Nahtoptimierung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In 3 wird
ein beispielhafter Projektor zum Gebrauch in der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Der Projektor wird allgemein unter 8 gezeigt und
verwendet ein digitales Mikrospiegelgerät (DMD) 10. DMD-Geräte umfassen
typischerweise eine Matrix von elektronisch adressierbaren, beweglichen, quadratförmigen Spiegeln,
welche elektrostatisch verlagert werden können, um Licht zu reflektieren. Die
Verwendung eines DMD-Geräts
kann eine leichtgewichtige, zuverlässige, digitale Darstellung
mit einem breiten Betrachtungswinkel und guter Bildbrillanz bereitstellen.
Manche DMD-Geräte
erfüllen
verschiedene MIL-STD-810 Umwelt- und Stressanforderungen und können Farbgrafiken,
Text- und Videodaten mit verschiedenen Bildwiederholungsfrequenzen
darstellen.
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Der Projektor 8 kann auch
verschiedene optische Elemente zur richtigen Vorbereitung der eingehenden
Beleuchtungen zum Ausleuchten des DMDs 10 und zur Projektion
des ausgehenden Bildes umfassen. Wie in 3 gezeigt, kann der optische Weg zwei
Segmente einschließlich
dem Beleuchtungsweg 12 und dem Projektionsweg 14 umfassen.
Der Beleuchtungsweg beginnt mit einer hoch zuverlässigen Metalldampf-Kurzbogenlampe 16,
welche das DMD 10 ausleuchtet. Das Licht von der Bogenlampe 16 passiert
ein rotierendes RGB-Farbfilterrad 18. Eine Beleuchtungsumformerlinse
vergrößert den
Strahl zur Ausleuchtung des DMD 10 und erzeugt ein telezentrisches
Bild auf dem DMD 10. Ein Totalreflexions-(TIR)-Prisma erlaubt
dem von der Lampe eingehenden Licht auf das DMD 10 und
zurück
in die Projektionsoptik zu passieren. Abhängig vom Drehzustand des Spiegels
(z. B. ±10
Grad für
Ein/Aus) wird das Licht vom DMD 10 in die Eintrittsblende
der Projektionslinse (Ein) oder von der Eintrittsblende der Projektionslinse
(Aus) weg gerichtet. Eine Projektionszelle aus mehreren Elementen
vergrößert das aus
dem DMD 10 ausgehende Bild auf die gewünschte MTF, Seitenfarbe und
Verzerrung.
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Jeder Projektor 8 umfasst
vorzugsweise auch ein Elektronikmodul (in 3 nicht explizit gezeigt). Das Elektronikmodul
kann die eingehenden Datensignale aufnehmen, die zeitlichen Signale
in räumliche
Repräsentationen
auf dem DMD 10 konvertieren und den Filter 18 steuern,
welcher die sequenziellen Farben für die Darstellung bereitstellt. Vorzugsweise
ist die Elektronik modular, was es erlaubt eine beliebige Anzahl
von Projektoren ohne wesentliche Modifikationen an der Elektronik
gemeinsam zu verteilen. Es können
ferner entsprechende Verteilungsalgorithmen in die Elektronik integriert werden,
um „intelligente" Projektoren zu ermöglichen.
Dies kann der Elektronik jedes Projektors erlauben, sich automatisch
oder manuell beliebigen Konfigurationen von Projektoren anzupassen.
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4 zeigt
eine vier-mal-sechs Projektorenmatrix. Bei einer Ausführungsform
wird die Prozesselektronik zwischen den individuellen Projektoren
untergebracht. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Prozesselektronik
in einem Einschubschrank untergebracht.
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5 ist
ein schematisches Diagramm einer Darstellung 50, welche
die vier Projektoren 52, 54, 56 und 58 aufweist.
Jeder der Projektoren projiziert ein diskretes Bild auf die Darstellungsfläche 62.
Die Größe jedes
Bildes auf der Darstellungsfläche
hängt vom Sichtfeld
der Projektoren und vom Abstand zwischen den Projektoren und der
Darstellungsfläche 62 ab. Bei
der beispielhaften Ausführungsform
weist jeder der Projektoren ein Sichtfeld von θ auf, wie unter 64 gezeigt,
welches eine Bildgröße erzeugt,
wie unter 68 gezeigt. Vorzugsweise wird das Sichtfeld so
eingestellt, dass eine gewünschte
Bildgröße erzielt
wird. Danach wird gemäß der vorliegenden
Erfindung jeder der Projektoren in einem Abstand von einander aufgestellt,
dass die diskreten Bilder auf der Darstellungsfläche mehr als 25% überlappen.
Wie in 5 gezeigt, überlappt
die Lichtverteilung 60b von Projektor 54 die Lichtverteilung 60a von
Projektor 52 um mehr als 25%, wie unter 72 gezeigt.
Entsprechend überlappt
die Lichtverteilung 60b von Projektor 54 die Lichtverteilung 60c von
Projektor 56 um mehr als 25%, wie unter 70 gezeigt.
Durch die Bereitstellung einer Überlappung
von mehr als 25% wird ein verbessertes nahtlos verteiltes Projektionssystem
vorgesehen, welches keine Lambertsche Darstellungsfläche erfordert
und dennoch ein nahtloses Bild über einen
breiteren Betrachtungswinkel als den des Stands der Technik bereitstellt.
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Es wird in Betracht gezogen, dass
die Überlappung
in einer Richtung größer sein
kann, als relativ zu einer anderen Richtung. Beispielsweise kann eine
Darstellung, welche eine substanzielle Überlappung in der horizontalen
Richtung aufweist, wenig oder gar keine Überlappung in der vertikalen
Richtung aufweisen. Dies wäre
für einen
Anwender nützlich,
dessen Höhe
sich nicht stark verändert,
wie beispielsweise eine sitzende Person an einem Schreibtisch. Entsprechend
kann das Sichtfeld des Sichtgerätes
bei einer Anwendung im Cockpit eines Kampfjets auf einen kleinen
Kasten überkopf
eingeengt sein, welcher ±3
Zoll horizontal und ungefähr ±1/2 Zoll
vertikal misst. Dieses enge Sichtfeld des Sichtgerätes bedeutet,
dass, während
immer noch ein nahtloses Erscheinungsbild für den Piloten erhalten bleibt,
weniger Überlappung
akzeptabel sein kann.
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Die Informationen der Video-Signale
entsprechend den Überlappungsbereichen 70 und 72 werden
in den Video-Signalen für
die drei Bilder dupliziert, welche von den Projektoren 52, 54 und 56 bereitgestellt
werden. Für
die Überlappung 72 bedeutet dies,
dass der rechte Abschnitt des Bildes, welches vom Projektor 52 projiziert
wird, praktisch identisch zum linken Abschnitt des Bildes sein muss,
welches vom Projektor 54 projiziert wird. Andernfalls wird
keiner der überlappenden
Abschnitte der Bilder deutlich auf der Darstellungsfläche erscheinen.
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Es wird in Betracht gezogen, dass
ein Vermischungsblock für
jeden Projektor vorgesehen werden kann, oder es kann ersatzweise
ein Vermischungsblock für
alle der Projektoren vorgesehen werden. Bei der beispielhaften Ausführungsform
weist jeder Projektor einen entsprechenden Vermischungsblock auf.
Beispielsweise weist der Projektor 52 den Vermischungsblock 74,
der Projektor 54 den Vermischungsblock 76, der
Projektor 56 den Vermischungsblock 78 und der
Projektor 58 den Vermischungsblock 80 auf. Jeder
der Vermischungsblöcke vermischt
eine ausgewählte
Eigenschaft von mindestens einem der diskreten Bilder im entsprechenden Überlappungsbereich.
Beispielsweise kann der Vermischungsblock 74 eine Vermischungsfunktion
auf das Video-Signal 82 anwenden, um eine ausgewählte Eigenschaft
des Bildes, welches vom Projektor 52 bereitgestellt wird,
im Überlappungsbereich 72 zu
mischen. Entsprechend kann der Vermischungsblock 76 eine
Vermischungsfunktion auf das Video-Signal 83 anwenden,
um eine ausgewählte
Eigenschaft des Bildes, welches vom Projektor 54 bereitgestellt
wird, im Überlappungsbereich 72 zu
mischen. Die ausgewählte
Eigenschaft kann die Helligkeit, die Farbe, usw. sein. Die Vermischungsfunktion
kann ähnlich derjenigen
sein, welche im US Patent Nr. 4,974,073 an Inova und/oder US Patent
Nr. 5,668,569 an Greene et al. beschrieben wird.
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6 ist
der 5 ähnlich,
umfasst jedoch ungefähr
eine Überlappung
von 50% von einander angrenzenden Bildern. Wie oben beschrieben,
hängt der
Grad der Überlappung,
welcher erforderlich ist, um die Sichtbarkeit der Nähte im zusammengesetzten
Bild auf ein annehmbares Maß über einen
vorbestimmten Betrachtungswinkel zu reduzieren, von einer Anzahl
von Faktoren, einschließlich
dem Sichtfeld und der Blendenöffnung
jedes der Projektoren, dem Reflexionsfaktor des Darstellungsflächenprofils, usw.
ab. Bei einer beispielhaften Ausführungsform, ist das Projektionssystem
ein Durchprojektionssystem, wobei jeder der Projektoren ein Bild
auf der Rückseite
einer lichtdurchlässigen
Darstellungsfläche
bereitstellt. Es ist oft schwierig und/oder teuer eine Darstellungsfläche für die Durchprojektion
herzustellen, welche ein Lambertsches Reflexionsfaktorprofil aufweist.
Folglich wird in Betracht gezogen, dass sowohl das Sichtfeld der
Projektoren als auch der Abstand zwischen den Projektoren solange
eingestellt werden kann, bis sich die Nähte des zusammengesetzten Bildes über einen
vorbestimmten Betrachtungswinkel hinweg in einem annehmbaren Rahmen
bewegen. Bei manchen Systemen kann dies eine Überlappung von ungefähr 50% oder
mehr erfordern. Wie in 6 gezeigt, überlappt
die Lichtstrahlverteilung 110b vom Projektor 104 die
Lichtverteilung 110a vom Projektor 102 um ungefähr 50%, wie
unter 118 gezeigt. Entsprechend überlappt die Lichtstrahlverteilung 110b vom
Projektor 104 die Lichtverteilung 110c vom Projektor 106 um
ungefähr 50%,
wie unter 116 gezeigt.
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Der Wert von 50% grenzt als ein Beispielwert eine
Packungsanordnung ab, welche vollständig redundant ist, was zu
im Wesentlichen ausfalltoleranten Systemeigenschaften führt. Ausfalltolerant
bedeutet, dass eine Komponente ausfallen kann, das System jedoch
weiterhin vollständig
funktionsfähig
ist. Falls in diesem Fall ein Projektor ausfällt, ist mindestens ein weiterer
bereit, für
den Ausfall einzuspringen. Dies impliziert signifikante Zugewinne
hinsichtlich der Zuverlässigkeit
des Systems. Der Zugewinn bei der Zuverlässigkeit kann aus der Tatsache
abgeleitet werden, dass für
das Fehlen der Informationen eines Abschnitts des auf die Darstellungsfläche projizierten Bildes
die Gesamtwahrscheinlichkeit eines Ausfalls jetzt das Produkt der
Ausfallwahrscheinlichkeiten mehrerer redundanter Kanäle ist.
Deshalb kann unter Verwendung des Überlappungsprinzips, vielleicht
in Kombination mit Projektoren mit kleinem Sichtfeld, die Varianz
der Betrachtungswinkel vieler nicht-Lambertscher Darstellungsflächen für Anwendungen
mit nahtloser Verteilung ausreichend vermindert werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Vermischungsfunktion, welche durch die Vermischungsblocks 122, 124, 126 und 128 ausgeführt wird, ähnlich zu
derjenigen, welche in 7 gezeigt wird. 7 zeigt eine zweidimensionale
Vermischungsfunktion mit linearem Anstieg. Die zweidimensionale
Vermischungsfunktion mit linearem Anstieg der beispielhaften Ausführungsform
dehnt sich bis zum Zentrum 150 des Bildes aus, um die Überlappung
der Bilder von 50% zu kompensieren. Es wird in Betracht gezogen,
dass die Vermischungsfunktion auch eine Spline-, trigonometrische,
polynomische, Cosinus2 oder jede andere
Art von Funktion sein kann.
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8 ist
ein Graph, welcher die Leuchtdichte als eine Funktion der Überlappung
auf der Darstellungsfläche
zeigt, wenn sie in einem Winkel von 20 Grad von der Achse der Kompensation
aus betrachtet wird. Eine Linie, welche die Modulation einer Darstellung
repräsentiert,
welche Null Prozent Überlappung
aufweist, wird unter 182 gezeigt. Diese Linie zeigt ein
auffallendes Sägezahnmuster,
welches das Auge sofort als hervorstechende Nähte erkennen kann. Es kann
möglich
sein alle Parameter der Helligkeit, Kolorimetrie und Randmischung
der Matrix so einzustellen, dass an einem Ort ein perfekt nahtloses und
integriertes Bild entsteht. Weil die Darstellungsfläche jedoch
als eine nicht-Lambertsche angenommen wird, werden die Nähte wieder
offensichtlich, wenn die Betrachtungsposition nach rechts oder nach
links verschoben wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung
fällt der
Grad der Modulation für
einen gegebenen Betrachtungswinkel von der Achse jedoch mit der
Steigerung der Überlappung
ab. Unter Bezugnahme auf 8 werden
die Linien, welche die Modulation bei Überlappungen von 10, 20, 30,
40 und 50 Prozent repräsentieren
unter 181, 186, 188, 190 bzw.
192 gezeigt.
Wie ersichtlich ist, werden diese Linien mit der Steigerung der Überlappung
zunehmend linearer.
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Dementsprechend sieht die vorliegende
Erfindung die Bereitstellung einer größeren Überlappung, als nach dem Stand
der Technik anerkannt ist, und insbesondere eine Überlappung
von mehr als 25% und besonders bevorzugt ungefähr 50% oder mehr vor. Wie in 8 angegeben, erlauben Überlappungen
von weniger als 25% das Auftauchen weit reichender Naht-Artefakte.
Durch die Bereitstellung einer Überlappung
von mehr als 25% können
die Nähte
im zusammengesetzten Bild über
einen breiteren Betrachtungswinkel verringert werden.
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9 ist
ein schematisches Diagramm, welches die Winkelverteilung von Lichtstrahlen
auf einer nicht-Lambertschen
Darstellungsfläche 224 unter Verwendung
der Projektoren 220a und 220b zeigt, welche jeder
ein Sichtfeld von 15 Grad aufweist und welche zusammen eine Überlappung
von Null Prozent der entsprechenden Bilder vorsehen. Während jeder
Projektor 220a und 220b einfach als eine Projektionslinse
dargestellt ist, versteht es sich, dass auch andere Komponenten
einschließlich
einer Lichtquelle, usw. mit einbezogen sind.
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Der erste Projektor 220a projiziert
eine Lichtverteilung mit einem Sichtfeld, welches durch θ 222a repräsentiert
wird. Die Lichtstrahlen, welche die Oberfläche der Darstellungsfläche 224 senkrecht treffen,
erzeugen ein elliptisches Lichtverteilungsmuster, wie unter 226a gezeigt.
Das elliptisches Lichtverteilungsmuster wird durch die passiven
Eigenschaften des Reflexionsfaktors der Darstellungsfläche erzeugt
Eine Lambertsche Darstellungsfläche (z.
B. eine, welche einen Reflexionsfaktor von Eins aufweist) würde ein
Lichtverteilungsmuster aufweisen, welches einer Halbkugel gleicht,
was darauf hinweist, dass in allen Richtungen die gleiche Leuchtdichte
erzeugt wird. Beispielhafte passive Eigenschaften des Reflexions faktors
von nicht-Lambertschen Darstellungsflächen werden unter Bezugnahme
auf die 1 und 2 gezeigt und beschrieben.
Die Lichtstrahlen, welche auf die Darstellungsfläche 224 in einem Winkel
von ungefähr
7,5 Grad von der Achse auftreffen, erzeugen ein elliptisches Lichtverteilungsmuster,
welches ungefähr
7,5 Grad relativ zur Darstellungsfläche gekippt ist, wie unter 228a gezeigt wird.
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Entsprechend projiziert der zweite
Projektor 220b eine Lichtverteilung mit einem Sichtfeld,
welches durch θ 222b repräsentiert
wird. Die Lichtstrahlen, welche die Oberfläche der Darstellungsfläche 224 senkrecht
treffen, erzeugen ein elliptisches Lichtverteilungsmuster, wie unter 226b gezeigt.
Die Lichtstrahlen, welche in einem Winkel von –7,5 Grad von der Achse auf
die Darstellungsfläche 224 auftreffen, erzeugen
ein elliptisches Lichtverteilungsmuster, welches ungefähr –7,5 Grad
relativ zur Darstellungsfläche
gekippt ist, wie unter 228b gezeigt wird. Beide Projektoren 220a und 220b projizieren
Lichtstrahlen, welche jeweils ±15
Grad von der Achse auftreffen. Diese Lichtstrahlen überschneiden
sich und erzeugen ein eiförmiges
Lichtverteilungsmuster, wie unter 230 gezeigt wird.
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Es ist möglich alle Parameter der Matrix
für die
Kolorimetrie und die Randmischung so einzustellen, dass ein perfekt
nahtloses und integriertes Bild entsteht. Weil jedoch die Lichtverteilungsmuster
unsymmetrisch sind, werden die Nähte
wieder sichtbar, wenn die Betrachtungsposition nach links oder nach rechts
verschoben wird.
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10 ist
ein schematisches Diagramm, welches die Winkelverteilung der Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
15 Grad und eine Überlappung
der Bilder von 50 Prozent aufweisen. Bei einer Überlappung von 50 Prozent ist
jedes der Lichtverteilungs muster hinsichtlich der Darstellungsfläche und
zueinander relativ symmetrisch. Folglich ist es möglich alle
Parameter der Matrix für die
Helligkeit, die Kolorimetrie und die Randmischung so einzustellen,
dass ein nahtloses und integriertes Bild über einen breiteren Betrachtungswinkel hinweg
entsteht.
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11 ist
ein schematisches Diagramm, welches die Winkelverteilung von Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
30 Grad und eine Überlappung
der Bilder von Null Prozent aufweisen. Wenn das Sichtfeld der Projektoren
vergrößert wird,
steigt tendenziell die Neigung, um welche die entsprechenden Lichtverteilungsmuster
relativ zur Darstellungsfläche
gekippt sind. Beispielsweise sind die elliptischen Lichtverteilungsmuster 288a und 288b um
ungefähr ±15 Grad
relativ zur Darstellungsfläche
gekippt, statt nur um 7,5 Grad. Ferner erzeugt die Überschneidung
der Lichtstrahlen von den beiden Projektoren 280a und 280b ein
herzförmiges Lichtverteilungsmuster,
wie unter 290 gezeigt wird. Weil die Lichtverteilungsmuster
sogar noch unsymmetrischer sind, als in 9 gezeigt, kann eine kleine Verschiebung
der Betrachtungsposition die Nähte enthüllen.
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12 ist
ein schematisches Diagramm, welches die Winkelverteilung der Lichtstrahlen
auf der Darstellungsfläche
unter Verwendung von Projektoren zeigt, welche ein Sichtfeld von
30 Grad und eine Überlappung
der Bilder von 50 Prozent aufweisen. Wie mit einer Überlappung
von 50 Prozent ersichtlich ist, ist jedes der Lichtverteilungsmuster
symmetrischer als mit einer Überlappung
von Null Prozent. Folglich ist es möglich alle Parameter der Matrix für die Helligkeit,
die Kolorimetrie und die Randmischung so einzustellen, dass ein
nahtloses und integriertes Bild über
einen breiteren Betrachtungswinkel entsteht. Es ist jedoch auch
anerkannt, dass die Verwendung eines Projektors mit einem kleineren
Sichtfeld den Betrachtungswinkel steigern kann, welcher mit der
Erhaltung eines offensichtlich noch nahtlosen Bildes in Einklang
gebracht werden kann.
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13 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein Projektorsystem der vorliegenden
Erfindung zeigt, welches eine Blende und eine Linse zur Reduzierung
der Winkelstreuung des Lichts aufweist, welches auf die Darstellungsfläche geworfen
wird. Wie oben angedeutet, hängt
der Grad der Überlappung,
welche erforderlich ist, um die Nähte des zusammengesetzten Bildes über einen
vorbestimmten Betrachtungswinkel hinweg auf ein annehmbares Maß zu reduzieren,
von einer Anzahl von Faktoren ab, welche das Sichtfeld und die Blendenöffnung jedes
der Projektoren, der Reflexionsfaktor des Darstellungsflächenprofils,
die verwendete Vermischungsfunktion, usw. umfassen. Zur Reduzierung der
erforderlichen Überlappung
wird in Betracht gezogen, dass das Sichtfeld der Projektoren verringert werden
kann. Durch die Reduzierung des Sichtfelds der Projektoren wird
die Winkelverteilung des Lichts, welches auf die Darstellungsfläche geworfen
wird, verringert, und die Veränderung
bei der Verschiebung des ausgegebenen Bildes wird, wie oben beschrieben,
reduziert.
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Zur Reduzierung des Sichtfelds der
Projektoren kann es hilfreich sein, neben jedem Projektor eine oder
mehrere Linsen 350a und 350b vorzusehen. Die Linsen 350a und 350b weisen
vorzugsweise einen so ausreichenden Abstand von der Darstellungsfläche 352 auf,
dass die von benachbarten Projektoren erzeugten Bilder sich auf
der Darstellungsfläche 352 überlappen
können.
Es wird in Betracht gezogen, dass die Linsen Fresnel-Linsen sein
können
und in einer Weise positioniert werden können, dass sie den Bild- oder
Objekt-Brennebenen nicht entsprechen. Die Positionierung der Fresnel-Linsen weist
hier den Vorteil der Reduzierung des Einflusses der Granularität und der
Struktur der Linsen auf. Es wird auch in Betracht gezogen, dass
eine Lage von Fresnel-Linsen
zwischen dem Projektor und der Darstellungsfläche aufgehängt und vorzugsweise ungefähr in der
Mitte zwischen dem Projektor und der Darstellungsfläche eingespannt
werden kann.
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Es wird vorzugsweise ein kleiner Überlappungsbereich 354 zwischen
benachbarten diskreten Bildern vorgesehen. Der kleine Überlappungsbereich 354 beträgt vorzugsweise
mehr als nur ein paar Bildpunkte (z. B. >5 Bildpunke). Es kann dann eine Vermischungsfunktion
verwendet werden, um, wie oben beschrieben, allmählich von einem Teilbild zum nächsten überzugehen.
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Es wird in Betracht gezogen, dass
zwischen der Linse 350a und dem entsprechenden Projektor, wie
gezeigt, eine Blende 360a vorgesehen werden kann. Entsprechend
kann eine Blende 360b zwischen der Linse 350b und
dem entsprechenden Projektor vorgesehen werden. Die Linsen 350a und 350b empfangen
die Lichtstrahlen durch die Blenden 360a und 360b und
richten das Licht relativ gleichmäßig auf die Darstellungsfläche. Vorzugsweise
ist das Sichtfeld jeder Linse 350a und 350b größer als
Null, und der Abstand der Linsen ist derart, dass eine Überlappung 354 zwischen
benachbarten Bildern vorgesehen wird. Es wird jedoch anerkannt,
dass das Sichtfeld klein genug gemacht werden kann, so dass wenig
oder gar keine Überlappung
erforderlich sein kann, um eine Modulation der Naht zu erzielen,
welche geringer als der gerade noch wahrnehmbare Unterschied (JND)
ist. Beispielsweise wurde herausgefunden, dass durch die Bereitstellung
eines Sichtfeldes von ungefähr
3 Grad in Kombination mit einer Jenmar-Darstellungsfläche eine
Modulation der Naht unterhalb von einem JND erzeugt wurde. Folglich kann
durch die richtige Auswahl des Sichtfelds des Projektionssystems,
des Reflexionsfaktors der Darstellungsfläche und anderer Parameter die
gewünschte
Modulation der Naht über
einen gewünschten
Betrachtungswinkel hinweg erzielt werden.
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14 ist
ein schematisches Diagramm, welches ein Projektorsystem zeigt, welches
dem in 13 ähnlich ist,
mit einer zweiten Linse an Stelle von oder benachbart zu der Blende
aus 13. Durch die Bereitstellung
einer zweiten Linse 370a wird der Abstand verringert, welcher
zwischen dem Projektor und der Darstellungsfläche erforderlich ist, während der
gewählte
Grad der Modulation der Naht immer noch beibehalten wird. Die 15 zeigt, dass auch reflektive
oder katadioptrische Systeme verwendet werden können, um zur Reduzierung des
Abstands zwischen den Projektoren und der Darstellungsfläche beizutragen.
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Ein anderer Faktor, welcher zum Leistungsvermögen des
Systems beiträgt,
ist die Vignettierung. Wenn die Fresnel-Linsen so bemessen sind,
dass sie entsprechend vignettieren, können die Projektoren näher zusammen
aufgestellt werden. Dies bedeutet, dass es möglich ist, kleinere Sichtfelder
und größere Überlappungen
einzusetzen, als ohne Vignettierung erzielt werden könnten. Zusätzlich zur
Ermöglichung einer
größeren Überlappung
tendiert die Vignettierung dazu, dass die Lichtmenge, welche die
Ränder der
Darstellungen erreicht, verringert wird. Durch einen richtigen Entwurf
der Optik und insbesondere der Fresnel-Linsen kann die Vignettierung
eine eingebaute Vermischungsfunktion zwischen den Teilbildern bereitstellen.
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Alle der Ausführungsformen oben sind Implementierungsbeispiele,
welche durch die Vorrichtung zur Optimierung der Naht und das in 16 gezeigte Verfahren 500 erzeugt
werden können.
Das Optimierungssystem der Naht 500 beinhaltet ein Optimierungsmodul 401 als
sein zentrales Element. Das Optimierungsmodul kann einen Prozessor
umfassen, welcher zur Durchführung
eines eingebauten Optimierungsalgorithmus programmiert wird. Der
Prozessor kann unter Verwendung eines DSP, FPGA, ASIC, eines Mehrzweckprozessors
und/oder eines PCs entweder separat oder in Kombination entsprechend für jede Anwendung
implementiert werden.
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Der Optimierungsalgorithmus kann
als eine Routine der kleinsten Fehlerquadrate, als eine Levinson-Marquardt
Fehlerreduzierungs-Routine, als ein Optimierungssuchverfahren mit
genetischem Algorithmus, als ein Fuzzy-Steuerungsalgorithmus, als ein Nullfindungsalgorithmus
in einem neuronalen Netzwerk, als ein Verfahren nach einem kognitiven Schema
oder jedem anderen Steuerungsalgorithmus zur Optimierung und Steuerung
des Systems implementiert werden. Der Optimierungsalgorithmus kann ferner
als eine Echtzeit- oder Nicht-Echtzeitimplementierung ausgeführt werden.
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Das Optimierungsmodul 401 verringert
vorzugsweise das JND-Maß der
Ausgabe oder eines äquivalenten
Fehlermaßes
auf einen Wert kleiner als Epsilon, wobei Epsilon der tolerierbare
Endfehler ist. Im Allgemeinen modelliert das Optimierungsmodul 401 die
Ausgabe auf jeder Stufe des Systems zur nahtlosen Verteilung, um
eine Modulierungsfunktion der Nähte
zu erzeugen, wie das menschliche Auge sie sehen würde. Dies
wird typischerweise für
Flatfield-Bilder gemacht, welche auf das System angewendet werden.
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Die Modulationsfunktion kann auf
einer Strahl-nach-Strahl-Basis
modelliert werden, was zu einem j-ten Element 416 eines
Nahtmodulationsprofils führt,
welches ein Abschnitt des gesamten globalen Profils der Naht sein
kann, welches durch das System 500 erzeugt wird. Das globale
Profil der Naht wird definiert als die Funktion, wie sie über die
gesamte Darstellung gesehen wird. Das Optimierungsmodul 401 kann
die Überlappungsneigung 402 und die Überlappungsgröße 403 entweder
inkrementell oder kontinuierlich in einer dynamischen Rückkopplungsschleife
ausgeben.
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Die Überlappungsneigung 402 und
die Überlappungsgröße 403 hängen dem
Bereich der Vermischungsfunktion 404 an, welche, wie hier
anderswo bemerkt wurde, als eine Rampen-, als eine Spline-, als
eine trigonometrische, als eine polynomische oder irgendeine andere äquivalente
Vermischungsfunktion implementiert werden. Die Vermischungsfunktion 404 kann
die zusammengefassten Effekte der mathematischen Vermischungsfunktion
sowie anderer Systemelemente, wie beispielsweise die Projektionslinsen 409,
der Tiefenreduzierer 411, usw. umfassen. Der vornehmliche
Zweck der zusammengefassten Vermischungsfunktion 404 ist
die Veränderung
der Amplitude jedes Lichtstrahls 408 in einer vorbedachten
Weise, um die Reduzierung des Nahtfehlers unterhalb eines Epsilons
zu bewirken. Die Vermischungsfunktion 404 wird vorzugsweise
auf das digitale oder analoge Bild angewendet, welches durch ein
DMD-, LCD- oder ähnliches
Gerät bereitgestellt
werden kann.
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Die Projektionslinsen 409 können die
Richtung eines Strahls verändern
und einen neuen Strahlwinkel 410 erzeugen, welcher ein
breites oder ein enges Sichtfeld (FOV) sein kann. Der neue Strahlwinkel 410 wird
dann durch eine Tiefenreduzierer-Komponente 411 übertragen.
Die Tiefenreduzierer-Komponente 411 kann als eine Linse,
als eine Fresnel-Linse 350a, als ein optisches Faltungselement,
wie beispielsweise in 15 gezeigt,
usw. implementiert werden. Der Tiefenreduzierer 411 kann
den Strahlwinkel k 410 verändern, um den Bildelement-Strahlwinkel „m" 412 zu
erzeugen. Wie oben erwähnt
erzeugt der Strahlwinkel „m" 412 in
Kombination mit dem Betrachtungswinkel „p" 407 den Streuwinkel „n" 413, welcher
im Wesentlichen bestimmt, wie der Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche auf
die Strahlamplitude wirken wird.
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Das Optimierungssystem 500 kann
auch eine Betrachtungszelle 406 umfassen. Die Betrachtungszelle 406 ist
hilfreich bei der Definition der Zyklen pro Grad, welche durch die
resultierende Nahtmodulationsfunktion abgedeckt werden. Die Geometrie
der Betrachtungszelle in Bezug auf die Darstellungsfläche definiert
die Freiheitsgrade und den Bereich, in welchem sich der Augenbezugspunkt
als eine Funktion der jeweiligen Anwendung bewegen darf. Die Betrachtungszelle 406 stellt
vorzugsweise sowohl den Abstand zur Darstellung als auch den Bereich
der Betrachtungswinkel 407 bereit, welcher von der Anwendung
abgedeckt werden kann. Zusammen mit dem Strahlwinkel „m" 412 definiert
der Betrachtungswinkel „p" 407 den
Streuwinkel „n" 413, welcher auf
die Darstellungsfläche
angewendet wird, welche einen Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche 414 aufweist
(welcher bekanntermaßen
eine Funktion des Streuwinkels 417 ist).
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Der Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche 414 kann
zu einer Lichtstrahl-Leuchtdichteausgabe 415 führen, welche
Winkel- und Amplitudenattribute aufweist, welche für den Betrachter
sichtbar sind, dessen Blick die Betrachtungszelle 406 überspannt, welche
ein komplexes geometrisches Volumen für einen oder viele Betrachter
sein kann. Der Reflexionsfaktor der Darstellungsfläche kann
der einer frontalen Darstellungsfläche oder einer für die Durchprojektion sein.
Die resultierende Ausgabe, die Leuchtdichteausgabe 415 für den Lichtstrahl „j" wird im j-ten Element
des Nahtmodulationsprofils 416 gekennzeichnet. Das j-te
Element des Nahtmodulationsprofils 416 wird in differenziellen
Elementen im Optimierungssystem integriert, um das globale Nahtmodulationsprofil
zu berechnen, wie es über
die gesamte Darstellung und über
den Bereich aller Betrachtungswinkel in der Betrachtungszelle 406 gesehen
wird. Das j-te Element des Nahtmodulationsprofils 416 kann
in ein Raumfrequenzprofil zur Berechnung der JND oder eines äquivalenten
Wahrnehmungswertes konvertiert werden, was dadurch zu einem Rückkopplungselement
an das Optimierungsmodul 401 führt.
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Das Fehlermaß des Optimierungssystems 500 kann
einen Kontrastschwellenwert-Funktions-(CTF)-Block 417 umfassen.
Der CTF-Block 417 kann für das visuelle menschliche
Wahrnehmungssystem optimiert werden. Beispielsweise kann der tolerierbare
Fehler, wie durch die tolerierbare Naht 400 angegeben,
eine Funktion der Raumfrequenz sein. Typischerweise ist mehr Modulation
tolerierbar bei Raumfrequenzen größer und kleiner als ungefähr 6 Zyklen
pro Grad, welches der Punkt der optimalen menschlichen Sehempfindlichkeit
ist. Die Fehlerfunktion kann Bezug auf die Raumfrequenzdomäne unter Verwendung
einer Fourier-Transformation, einer diskreten Cosinus-Transformation,
einer Wellentransformation, einer Cepstrum- oder irgendeiner anderen geeigneten
Frequenz-Transformation ausgedrückt werden.
Die Ausgabe des CTF-Blocks 417 ist vorzugsweise ein JND-
oder ein äquivalentes
Wahrnehmungsmaß der
Modulationsamplitude der Naht. Dies kann als ein JND-Wert pro Grad
des Betrachtungswinkels oder als eine JND-Ausgabe als eine Funktion von
x und y, welche den Betrachtungsbereich der Darstellung überspannen,
oder als eine äquivalente geometrische
Beschreibung der Modulationswerte der Naht ausgedrückt werden.
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Das Optimierungsmodul 401 kann
dann eine Fehlerfunktion durch Subtraktion (oder durch eine äquivalente
Operation) der tolerierbaren Naht 400 vom Ausgabe-JND Rückkopplungselement 418 erzeugen,
und es kann Systemeinstellungen zur Reduzierung der resultierenden
Differenz auf Null vornehmen. Beispielsweise kann das Optimierungsmodul 401 eine
Einstellung der Vermischungsfunktionskoeffizienten für die Vermischungsfunktion 404 erzeugen, um
so den Fehler wirksamer auf Null zu bringen.
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Die vorstehenden Ausführungsformen
sind bloß illustrative
Beispiele eines Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung. Für
einen kleinen Kasten überkopf,
wie in einer Cockpit-Anwendung in einem Kampfjet, bei welcher der
Kopf des Anwenders tatsächlich
durch Gurte auf ein kleines Betrachtungsvolumen beschränkt sein
kann, weist eine Überlappung von
3% mit einem Tiefenreduzierer keinen Effekt auf den Strahlwinkel
auf und kann unter Verwendung einer Jenmar-Darstellungsfläche zu einem
nahtlosen System führen.
Für eine
Anwendung in einem Kontrollraum, in welchem viele Betrachter über einen
großen
Bereich verteilt sein können,
und unter Verwendung einer Jenmar-Darstellungsfläche und ohne Verwendung eines
Tiefenreduzierers, kann dann eine Überlappung von 50% erforderlich
sein. Für
eine Anwendung, bei welcher Tiefe wesentlich ist und bei welcher
die Überlappung
aus Gründen
der Fehlerverteilung größer oder
gleich 5% und aus Kostengründen
auf 5% gehalten werden muss, muss dann typischerweise ein Tiefenreduzierer
zur Erzielung des nahtlosen Wertes, wie er durch eine Raumfrequenz-Optimierungsroutine
bestimmt wird, angewendet werden.