JP2005513574A - 投影システム - Google Patents

Abstract

本発明は、投影ビームの送出によって投影を発生するための投影装置を有し、マスキング装置を有し、このマスクキング装置は投影ビームのビーム路に挿入されて、投影の部分をマスキングして、投影のマスキングされた部分において投影ビームの強度の連続的な低下を生じる、投影システムに関する。

Description

本発明は投影装置及びマスキング装置を有する投影システムに関する。

大画像投影の実現においては映写幕のような投影スクリーンへのビームの投影によって大画像が発生される。できるだけ大きな大画像を投影するためには、複数の、通常は多数の個別投影システムが使用され、これらの個別投影システムの個別投影を組み合わせて全体投影を、大画像投影を作り出す。従って、大画像は、複数の、通常は多数の個別画像から合成され、それぞれの個別画像は個別投影のうちの１つにより発生される。

[３]から大画像投影のための様々な実現方法が周知であり、これらの様々な実現方法は例えば個別投影システムの配置又は個数もしくは全体投影の形状において区別される。

図４は概略的に第１のプロジェクタ４０１及び第２のプロジェクタ４０２ならびに大画像映写幕４０８を有する大画像投影システム４００の構成を示す。

第１のプロジェクタ４０１及び第２のプロジェクタ４０２はそれぞれ相応のビーム又は投影円錐４０３乃至は４０４の形状の投影ビームを送出する。相応の投影４０５乃至は４０６は大画像映写幕４０８にそれぞれの投影ビーム４０３乃至は４０４がぶつかることによって観察者に見えるようになる。

例えば図４に図示されたようなこのような大画像投影では、個別投影乃至は個別画像の間の中間領域においてオーバーラップが生じ、オーバーラップにおいてそれぞれ２つの個別投影が重なり合う。このようなオーバーラップ領域は例えば図４では４０８に示されている。

このようなオーバーラップ乃至は重なり合いはブレンド又はブレンディングとも呼ばれる。

ブレンディング領域では輝度エラーが生じ、これらの輝度エラーは投影された大画像の観察者には目障りに見える。なぜなら、それぞれ重なり合う投影乃至は投影ビームのビーム強度が互いに加算されるからである（ブレンディング問題blending problem）。

図５にはこのブレンディング問題が、映写幕の部分５０３において重なり合う２つの投影５０１及び５０２の映写幕幅５０４に亘る相応の加算された強度分布５００に基づいて図示されている。

部分（図３、３０３）において重なり合う２つの投影（図３、３０１、３０２）の均一な、正確な、従って観察者にとっては目障りとはならない（加算された）強度分布（図３、３００）を保証するためには、個別投影（図３、３０１、３０２）の強度がそれぞれオーバーラップ領域（図３、３０３）の始め（図３、３０６）からオーバーラップ領域（図３、３０３）乃至はそれぞれの個別投影（図３、３０１、３０２）の縁部（図３、３０７）に至るまで連続的に低下しなければならない。

互いに重なり合う個別投影の強度の加算はこの場合観察者にとってはスクリーン上で大画像を可視化する際に目障りにならない望ましい輝度分布を生じる（図３）。

映写幕幅３０４に亘って部分３０３において重なり合いかつ縁部３０７へと強度低下する３０６−３０７二つの投影３０１及び３０２のこのような均一な（加算された）強度分布３００は図３に図示されている。

使用されるプロジェクタ技術、すなわち使用されるプロジェクタタイプに依存して、不均一な輝度分布を投影スクリーン上に結果的に生じさせる別の問題が発生しうる。

デザインに起因して、ＬＣＤ乃至はＤＬＰ技術を画像生成に使用する例えば[３]から周知であるＬＣＤ投影システムにおけるＬＣＤプロジェクタ又はＤＬＰ投影システムにおけるＤＬＰプロジェクタは、画像生成に必要不可欠な投影ビームのほかにも明らかに目に見えるストレイビーム乃至は迷光を放出する。

このストレイビーム乃至はこの迷光は、画像生成素子、ＬＣＤ又はＤＬＰモジュールのほかにそれぞれのＬＣＤ乃至はＤＬＰプロジェクタにおいて発生し、投影される画像のほかにも投影スクリーン上に強度エラーをもたらす原因となる。

これまでに使用できた大画像乃至は複数画像投影システム、すなわち少なくとも２つの組み合わされた個別投影を有する投影システム、例えば[１]から周知のＬＣＤ又はＤＬＰ投影システムでは、図３に図示された均一な目障りにならない、従って望ましい強度分布の発生は、電子工学的な方法でそれぞれの個別投影によって行われる（ソフトエッジブレンディングSoft Edge Blending）。

このために、これらの周知の、ソフトエッジブレンディング技術に基づく投影システムでは、付加的なソフトウェアコンポーネントを有する付加的な面倒な、従ってコスト高な電子工学的モジュールが投影において（図３に図示されたような）輝度乃至は強度分布の相応の変化のために必要である。

上記のソフトエッジブレンディング技術は、[１]から周知のＬＣＤ乃至はＤＬＰ投影システムにおいて、それぞれ使用されるプロジェクタに統合されても実現されるし、相応の価格上乗せ（サーチャージ）による付加ソリューションとして入手可能である。

また[１]から周知のＬＣＤ乃至はＤＬＰ投影システムでは、ブレンディング問題を除去するための相応のブレンディング制御電子装置とその都度使用されるプロジェクタとは互いに依存する。

[１]から周知のこれらのＬＣＤ乃至はＤＬＰ投影システムは技術的に投影画像に含まれる画素（ピクセル）だけに影響を及ぼすので、これらの周知の投影システムでも上記の迷光問題は除去されない。

従って、本発明の課題は、周知の投影システムよりも簡単かつコスト安に実現され、投影においてより良好かつより効率的なブレンディングを可能にする投影システムを提供することである。

上記課題は、投影システムは、投影ビームの送出によって投影を発生するための投影装置を有し、マスキング装置を有し、このマスクキング装置は投影ビームのビーム路に挿入されて、投影の部分をマスキングして、投影のマスキングされた部分において投影ビームの強度の連続的な低下が生じることによって解決される。

この投影システムは、投影ビームの送出によって投影を発生するための投影装置ならびにマスキング装置を有し、このマスクキング装置は投影ビームのビーム路に挿入されて、投影の部分をマスキングして、投影のマスキングされた部分において投影ビームの強度の連続的な低下が生じる。

この場合、本発明では、投影とは、投影装置から送出された投影ビームによって発生される、投影ビームの所定の強度分布を有する多次元ビームフィールド、通常は投影円錐であると解釈する。

ビーム路とは、本発明では、送出された投影ビームが進む進路であると解釈する。

従って、投影ビームのビーム路に投影スクリーンが挿入され、この投影スクリーンに投影ビームがぶつかると、この投影が投影スクリーン上に可視化される。

ビーム放射、とりわけマスクエッジにおけるビーム放射の屈折の物理的基礎は[２]から周知である。光学的結像に関する基礎は[４]から周知である。

本発明で利用される物理的効果はいわゆるビネッティング（vignetting）である。ビネッティングとは画像縁部への画像の物理的に起因する輝度降下であると解釈される。これはマスク開口部を通る縁部ビームのシェードアウトに起因する。この場合、光点から出るビームの全てが投影面に到達するわけではない。ビームの一部がシェードアウトされる。これは画像縁部への減少する輝度分布をもたらす。

本発明の特別な利点は、本発明が前記のブレンディング問題の機械的な（ハードウェア的な）解決を提供することである。

よって、本発明によるこの解決策は例えば従来技術から周知の電子工学的な（ソフトウェア的な）解決策よりも簡単かつコスト安に実現できる。

従来技術から周知のこの電子工学的な解決策に比べて、本発明はさらに次のような利点を有する。すなわち、本発明による投影システムはその都度使用されるプロジェクタタイプには依存しない。本発明はどんな任意のプロジェクタタイプによっても、例えばＬＣＤ又はＤＬＰプロジェクタによっても実現されうる。

さらに、本発明は次のような利点を有する。すなわち、調整、つまり投影条件へのマスキングされる部分の適応が例えば相応の形状形成もしくはビーム路へのマスキング装置の挿入によって極めて簡略化される。

よって、例えばビーム路内の挿入深度の簡単な変更及び/又は挿入箇所の変更によってマスキングされる部分が変化され、これによって適応されうる。

さらに、本発明は次のような利点を有する。すなわち、本発明の投影システムによって、ＬＣＤ及びＤＬＰプロジェクタにおける投影迷光のような発生する投影迷光は、取り除かれる。

従属請求項からはそれぞれ従属請求項が従属するところの独立請求項の対象の有利な、しかもトリビアルではない実施形態が得られる。

前記のブレンディング問題の解決のために有利には、実施形態において投影のマスキングされる部分は投影の縁部領域にある。これによって投影ビームの強度が投影の縁部に向かう方向に低下してゆく。

さらに、ブレンディング問題の解決のために有利には、投影のマスキングされる部分では強度がゼロへと低下される。これによってビーム強度の連続的な低下が投影の縁部までにゼロに到達する。

マスキング装置の相応の実施形態によって、例えば相応の形状、深度及び/又は相応の材料によって、強度の連続的な低下は所定の関数的規則に従って所期の通りに行われる。

この場合簡単な実現のためには線形関数的規則、すなわちビーム強度の線形的低下が有利である。ビーム強度の低下の分布に対して対数関数的規則又は多項式により記述される規則のような他の関数的規則も可能である。

マスキング装置の材料としてはアルミニウム又は金属のような光を通さない材料が使用される。

代替的に、着色されたプレキシガラス又は着色されたフィルタガラスのような光を通す材料も使用できる。ビーム強度の低下ならびにこの低下の関数的分布は材料のフィルタコーティングによって及び/又は材料自体の光学的透過性の変化によって実現される。強度分布はその都度相応に調整される。

本発明の投影システムのフレキシビリティは、マスキング装置はビーム路にシフト可能に挿入されており、マスキングされる部分が変化可能であることによって向上されうる。このフレキシビリティは例えば挿入深度の簡単な変更及び/又は挿入位置の変更によってそれぞれビーム路内の相応の方向へのマスキング装置のシフトによって実現される。

このために実施形態において１つの乃至は複数の本発明のマスキング装置に対して垂直方向及び水平方向ガイドを有する相応の機械的支持部材が設けられている。

本発明の投影システムはその都度使用されるプロジェクタタイプには依存しないので、実施形態においてＬＣＤ又はＤＬＰプロジェクタ[１]のような任意のプロジェクタタイプが使用される。

所定の投影パターン乃至は投影形状を発生するために、有利には複数のマスキング装置を使用し、これらの複数のマスキング装置によってそれぞれ投影の部分がマスキングされる。

複数のマスキング装置がこの場合ビーム路に挿入されており、投影のマスキングされない部分は所定の形状乃至はパターンを有する。このような形状乃至はこのようなパターンは例えばとりわけ矩形の底面を有する投影円錐でよい。

実施形態では、本発明の投影システムは投影を表示するための投影スクリーンを有する。

本発明の実施形態では、大型投影ユニットが実現され、少なくとも２つの本発明の投影システムはそれぞれの投影のそれぞれマスキングされる部分が少なくとも部分的に重なり合うように互いに配向されている。

重なり合う部分においていわゆるブレンディング（ブレンディング領域）が起こり、重なり合った投影の強度が加算されて合成された全体強度が生じる。

この場合、有利には、観察者にとってできるだけ均一な目障りにならないブレンディングを実現するために、重なり合った部分において２つの投影ビームの強度から合成された強度の一定の分布が生じるように重なり合いは行われる。

例えば展示会又は類似のデモンストレーションイベントにおいてプレゼンテーション目的のために所望されるようなできるだけ大きな大型投影ユニットを実現するために、有利には複数の又は多数の本発明の投影ユニットを使用乃至は結合し、これらの投影ユニットは、所定の形状、とりわけ矩形の底面を有する大型投影円錐を有する大型投影が生じるように互いに配向される。

このような大型投影円錐はこの場合大型投影スクリーンにぶつかった場合に個別の投影の間に観察者にとってはほどんど見えない中間領域乃至はブレンディング領域を有する整った大型投影画像を発生する。

図面において本発明の実施例を図示し、これを以下において詳しく説明する。

図１は実施例による光学的ハードウェアエッジブレンディングシステム（Ｈ−ＥＢＳ）を示し、
図２は実施例による光学的ハードウェアエッジブレンディングシステムを有する多重画像投影システムによる多重画像投影の概略図を示し、
図３はブレンディング問題なしの２つの互いに結合された投影システム乃至は投影における合成された均一な強度分布を有する概略図を示し、
図４は２つの高いに結合された投影システムを有する多重画像投影システムの構成の概略図を示し、
図５はブレンディング問題を有する２つの互いに結合された投影システム乃至は投影における合成された不均一な強度分布を有する概略図を示し、
図６は２つの互いに結合されたＨ−ＥＢＳ投影システムを有するハードウェアエッジブレンディング（Ｈ−ＥＢＳ）多重画像投影システムの構成の概略図を示す。

実施例：光学的ハードウェアエッジブレンディングシステム（Ｈ−ＥＢＳ）。

図６には大画像投影システム、この場合は２画像投影システムの構成６００、いわゆるハードウェアエッジブレンディング（大画像投影）システム（Ｈ−ＥＢＳ）が図示されている。

図示されたＨ−ＥＢＳ６００は第１のＨ−ＥＢＳプロジェクタ６０１及び第２のＨ−ＥＢＳプロジェクタ、この場合ＬＣＤプロジェクタならびに大画像映写幕６０８を含む。

補足的に述べておくが、Ｈ−ＥＢＳではどんな任意のプロジェクタも、例えばＤＬＰプロジェクタも使用可能である。

第１のＨ−ＥＢＳプロジェクタ６０１及び第２のＨ−ＥＢＳプロジェクタ６０２は相応のビーム又は投影円錐６０３乃至は６０４の形状のそれぞれ投影ビームを送出する。相応の（個別）投影６０５乃至は６０６はそれぞれの投影ビーム６０３乃至は６０４の大画像映写幕６０８への到達によって観察者にとって可視化される。

Ｈ−ＥＢＳプロジェクタ６０１、６０２の投影円錐乃至はビーム路６０３、６０４にはいわゆるＨ−ＥＢＳマスキング装置６０９、６１０が挿入されている（図１）。

２つのＨ−ＥＢＳプロジェクタ６０１及び６０２は、２つの投影６０５及び６０６が互いに隣り合って大画像映写幕６０８に可視化されるように互いに配向されている。

Ｈ−ＥＢＳマスキング装置６０９、６１０によって変化される、すなわち拡大又は縮小（図１も参照）されるうるオーバーラップ領域６０７では、２つの投影６０５及び６０６が重なり合う（ブレンド乃至はブレンディング領域）。

図２には２つのＨ−ＥＢＳプロジェクタ６０１乃至は６０２のうちの１つのプロジェクタ２０１による構成２００乃至はＨ−ＥＢＳ個別投影２００が図示されている。

図２はとりわけＨ−ＥＢＳプロジェクタ２０１の投影円錐乃至はビーム路２０２に挿入されたＨ−ＥＢＳマスキング装置６０９乃至は６１０、２０６（図１も参照）を示す。

Ｈ−ＥＢＳマスキング装置２０６はこの場合ビーム路２０２の方向においてＨ−ＥＢＳプロジェクタ２０１の前のプロジェクタ光学系２０７の後ろに設けられている。

Ｈ−ＥＢＳマスキング装置２０６のマスクエッジ２０８における（ビーム）回折効果２０５によって、投影２０３、この場合は投影された画像２０３は画像縁部２０９に向かってほぼ一様にマスキングされる２０４ことが達成される。この（ビーム）回折効果２０５は[２]から周知である。

これによって、個別投影、この場合は投影２０３における強度分布２１０は、部分３０３において重なっておりかつ縁部３０７に向かって強度低減された３０６−３０７二つの投影３０１及び３０２における図３に図示された均一な（加算された）強度分布３００に相応して低減される２０４。

鏡像的なやり方でこの強度低減は第２のＨ−ＥＢＳプロジェクタ６０１乃至は６０２における相応の構成によって行われ、この結果、図３の均一な（加算された）強度分布３００がブレンディング領域において生じる。
これによって上記のＨ−ＥＢＳシステムにおいてブレンディング問題が解決される。

図１には（Ｈ−ＥＢＳプロジェクタ２０１のビーム路２０２に挿入される）Ｈ−ＥＢＳマスキング装置６０９、６１０、２０６及び１００が図示されている。

Ｈ−ＥＢＳマスキング装置１００は矩形のフロントプレート１０３を有し、このフロントプレート１０３には垂直方向ガイド１０４及び水平方向ガイド１０５が垂直方向にシフト可能なマスク１０２乃至は水平方向にシフト可能なマスク１０１を保持するために取り付けられている。

マスク１０１、１０２はこの場合それぞれ直線状の、曲がっていないマスクエッジ１１１を有する。

マスク１０１、１０２はそれらのそれぞれのガイド１０４乃至は１０５の内部でシフト可能であり、ロック機構１０６によってそれぞれ所望の位置に固定可能である。

フロントプレート１０３はＨ−ＥＢＳプロジェクタ２０１のプロジェクタ光学系２０７の前に、フロントプレート１０３の水平方向対称軸１０９及び垂直方向対称軸１１０がそれぞれ投影されるビーム円錐２０２の光軸１０８と一致するように取り付けられる乃至は配向される。

ガイド１０４、１０５内部のマスク１０１、１０２の水平方向及び垂直方向配置ならびにマスク１０１、１０２の自由なシフト可能性は、投影ビームを通過させるための任意の、この場合任意に直角の開口部１０７が調整可能であることを可能にする。

マスク１０１、１０２の別の形状又はマスクエッジ１１１の別の形状は、別の形状の通過開口部１０７、例えば曲がった通過開口部１０７も可能にする。

通過開口部１０７の調整におけるこのフレキシビリティによって投影される画像の全てのエッジは可変的にマスキングされ、これによってブレンディング領域はフレキシブルに適応（調整）されうる。

上記のＨ−ＥＢＳ６００の重要な利点は、従って、
ブレンディング領域の適応乃至は調整がフレキシブルでありかつ簡単であること、
コストがソフトエッジブレンディング解決法に比べて決定的に低減されること、
発生する迷光は除去されること、
Ｈ−ＥＢＳ６００は使用されるプロジェクタタイプ及びその入力信号源には依存しないことである。

この文書では以下の刊行物を引用した：
[１]製品情報、ＬＣＤ乃至はＤＬＰ投影システム、２００１年１２月１７日
http://www.barco.com/projection systems/;
で入手
[２] Jost J. Marchesi, Handbuch der Fotografie - Band1/Die Grundlagen, Verlag Photographie, ISBN 3723100244
[３] TAN Projektionstechnologie, TANORAMA^ＴＭ POWERWALL, FA. TAN Projektionstechnologie GmbH & Co. KG 、２００１年１２月１７日
http://www.tan.de
で入手
[４] Christian Hofmann, Die optische Abbildung, 1. Auflage, Seite 175, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Porting K.-G., Leipzig, 1988.
以上。

実施例による光学的ハードウェアエッジブレンディングシステム（Ｈ−ＥＢＳ）を示す。 実施例による光学的ハードウェアエッジブレンディングシステムを有する多重画像投影システムによる多重画像投影の概略図を示す。 ブレンディング問題なしの２つの互いに結合された投影システム乃至は投影における合成された均一な強度分布を有する概略図を示す。 ２つの高いに結合された投影システムを有する多重画像投影システムの構成の概略図を示す。 ブレンディング問題を有する２つの互いに結合された投影システム乃至は投影における合成された不均一な強度分布を有する概略図を示す。 ２つの互いに結合されたＨ−ＥＢＳ投影システムを有するハードウェアエッジブレンディング（Ｈ−ＥＢＳ）多重画像投影システムの構成の概略図を示す。

符号の説明

１０１ 水平方向マスク
１０２ 垂直方向マスク
１０３ フロントプレート
１０４ 垂直方向ガイド
１０５ 水平方向ガイド
１０６ ロック機構
１０７ ハウジング開口部
１０８ 光軸
１０９ 光軸
１１０ 光軸
２０１ プロジェクタ
２０２ ビーム路
２０３ 投影
２０５ 回折効果
２０６ Ｈ−ＥＢＳマスキング装置
２０７ プロジェクタ光学系
２０８ マスクエッジ
２０９ 画像縁部
２１０ 強度分布
３００ 強度分布
３０１ プロジェクタ１
３０２ プロジェクタ２
３０３ オーバーラップ領域
３０４ 映写幕幅
３０５ 連続的低下
３０６ 始め
３０７ 縁部
４００ 大画像投影システム
４０１ プロジェクタ１
４０２ プロジェクタ２
４０３ ビーム又は投影円錐
４０４ ビーム又は投影円錐
４０５ 投影１
４０６ 投影２
４０７ オーバーラップ領域
４０８ 大画像映写幕
５００ 強度分布
５０１ 投影１
５０２ 投影２
５０３ オーバーラップ領域
５０４ 映写幕幅
６０１ Ｈ−ＥＢＳプロジェクタ１
６０２ Ｈ−ＥＢＳプロジェクタ２
６０３ ビーム又は投影円錐
６０４ ビーム又は投影円錐
６０５ 個別投影１
６０６ 個別投影２
６０７ オーバーラップ領域
６０８ 大画像映写幕
６０９ Ｈ−ＥＢＳマスキング装置
６１０ Ｈ−ＥＢＳマスキング装置

Claims (13)

1. 投影システムにおいて、
   該投影システムは、
   投影ビームの送出によって投影を発生するための投影装置を有し、
   マスキング装置を有し、該マスクキング装置は投影ビームのビーム路に挿入されて、投影の部分をマスキングして、投影のマスキングされた部分において投影ビームの強度の連続的な低下が生じる、投影システム。
2. 投影のマスキングされた部分は投影の縁部領域にある、請求項１記載の投影システム。
3. 投影のマスキングされた部分では強度がゼロへと低下される、請求項１又は２記載の投影システム。
4. 強度の連続的な低下は所定の関数的規則、とりわけ線形関数的規則に従って行われる、請求項１〜３のうちの１項記載の投影システム。
5. マスキング装置はビーム路にシフト可能に挿入されており、マスキングされる部分が変化可能である、請求項１〜４のうちの１項記載の投影システム。
6. 投影装置はＬＣＤ又はＤＬＰプロジェクタである、請求項１〜５のうちの１項記載の投影システム。
7. 複数のマスキング装置を有し、該複数のマスキング装置によってそれぞれ投影の部分がマスキングされる、請求項１〜６のうちの１項記載の投影システム。
8. 複数のマスキング装置がビーム路に挿入されており、投影のマスキングされない部分は所定の形状、とりわけ矩形の底面を有する投影円錐を有する、請求項７記載の投影システム。
9. 投影を表示するための投影スクリーンを有する、請求項１〜８のうちの１項記載の投影システム。
10. それぞれ請求項１〜９のうちの１項記載の少なくとも２つの投影システムを有する大型投影ユニットにおいて、
    該大型投影ユニットにおいて少なくとも２つの投影システムはそれぞれの投影のマスキングされた部分が少なくとも部分的に重なり合うように互いに配向されている、それぞれ請求項１〜９のうちの１項記載の少なくとも２つの投影システムを有する大型投影ユニット。
11. 重なり合った部分において２つの投影ビームの強度から合成された強度の一定の分布が生じるように重なり合いが行われる、請求項１０記載の大型投影ユニット。
12. 複数の投影システムを有し、該複数の投影システムは、所定の形状、とりわけ矩形の底面を有する大型投影円錐を有する大型投影が生じるように互いに配向されている、請求項１０又は１１記載の大型投影ユニット。
13. 大型投影の表示のための大型投影スクリーンを有する、請求項１２記載の大型投影ユニット。

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