用于投影自由曲面或傾斜投影表面的顯示整體圖像的投影顯示器和方法
【專利摘要】描述了一種具有成像系統(tǒng)和多通道光學(xué)裝置的投影顯示器，成像系統(tǒng)被實施為以諸如二維分布等分布式產(chǎn)生成像系統(tǒng)的成像平面的子區(qū)的個體圖像，并且多通道光學(xué)裝置被配置為每個通道映射成像系統(tǒng)的一個分配的個體圖像或者一個分配的子區(qū)，從而使得個體圖像的映射至少部分被疊加到投影表面的整體圖像，其中，投影表面是非平面的自由曲面，例如彎曲表面和/或相對于成像平面傾斜，并且成像系統(tǒng)被實施為使得子圖像中的點的星座根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點距多通道光學(xué)裝置的距離而不同，每個點通過多通道光學(xué)裝置在整體圖像中的相應(yīng)公共點中被疊加?；蛘?，成像系統(tǒng)和多通道光學(xué)裝置被實施為使得每個通道對整體圖像的貢獻的表現(xiàn)根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點距多通道光學(xué)裝置的距離而在整體圖像上局部地變化。
【專利說明】用于投影自由曲面或傾斜投影表面的顯示整體圖像的投影
顯示器和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實施方式涉及用于顯示整體圖像的投影顯示器和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]屏幕上動態(tài)圖像內(nèi)容的投影或者作為具有數(shù)字液晶成像系統(tǒng)的虛擬圖像的投影基于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有映射光學(xué)通道或者在投影光學(xué)裝置前方合并光路的三通道的投影設(shè)備，從而實現(xiàn)色彩混合。
[0003]具體地，US 2009 323 028 Al示出了由LED通過色彩序列方式進行照明的皮可(Pico)投影儀。此外，US 2009 237 616 Al描述了具有在投影光學(xué)裝置前方合并的三條色彩通道的投影顯示器。
[0004]然而，如果現(xiàn)有領(lǐng)域中已知的系統(tǒng)尺寸降低，以用于實現(xiàn)微型化的皮可投影儀，則投影圖像產(chǎn)生發(fā)光度損失。由于通過這些系統(tǒng)中存在的成像系統(tǒng)的小表面的透射光通量的限制，所以僅可能以限制性方式實現(xiàn)已知投影系統(tǒng)的微型化。該連接由集光率(etendue)守恒的光學(xué)原理測定。光源的集光率或者光抓取如下:
[0005]E=4 Jin2A sin?
[0006]從其發(fā)光表面A產(chǎn)生,發(fā)散的半角?和折射率n保持為具有理想光學(xué)映射的常數(shù)。實際的光學(xué)裝置增加集光率或者降低系統(tǒng)透射。因此，在投影光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)具有用于最小透射光通量的給定亮度的光源必須具有最小的物體表面。
[0007]由于單通道投影系統(tǒng)內(nèi)的光學(xué)定律(例如，固有的光暈、映射誤差)以及映射表面等常見問題，因而從一定程度上還增加了系統(tǒng)的安裝長度，從而使得微型化變得更加困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]DE 102009024894中描述了一種該問題的解決方案。DE 102009024894中描述了一種具有光源和規(guī)則布置光學(xué)通道的投影顯示器。由于相對于成像結(jié)構(gòu)略微減小了投影透鏡的中心間距，所以相應(yīng)的成像結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的投影光學(xué)裝置從陣列中心到陣列外部產(chǎn)生逐漸增加的偏置，因此，在有限的距離內(nèi)產(chǎn)生真實的各個映射或者圖像疊加。由于分割成幾條通道，所以可以降低成像結(jié)構(gòu)與投影光學(xué)裝置之間的距離，即，安裝高度，從而在具有其他優(yōu)點的同時實現(xiàn)微型化。
[0009]然而，當(dāng)結(jié)合彎曲的或者傾斜的投影表面使用上述系統(tǒng)時會產(chǎn)生若干問題。所述上述描述的系統(tǒng)僅結(jié)合平面投影表面的使用來實施。通常，問題是在確保高對比度和銳度映射時，圖像的前方投影極大地改變投影距離、或者傾斜、彎曲表面、以及自由形態(tài)屏幕幾何學(xué)。通過根據(jù)向普魯(Scheimpflug)原理使物體和投影光學(xué)裝置大幅度地傾斜能夠獲得用于傾斜平面屏幕的清晰成像。然而，該已知的解決方法不適用于彎曲的投影表面。而且，傾斜增加所需的安裝空間。如果即使實現(xiàn)了不同傾斜程度的自適應(yīng)性，這需要用于實現(xiàn)成像結(jié)構(gòu)與投影光學(xué)裝置之間傾斜的機構(gòu)，而這與期望的微型化和低生產(chǎn)成本以及堅固構(gòu)造產(chǎn)生沖突。增加的f?數(shù)能夠通過增加焦點的深度解決該問題，但是由于該問題將轉(zhuǎn)向光源，所以增加的f數(shù)也伴隨引起其他問題的低光強度，此外還與微型化產(chǎn)生沖突。
[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供用于顯示整體圖像的投影顯示器和方法，其至少部分克服上述問題，即，當(dāng)使用自由曲面的投影表面或者傾斜的投影表面時獲得改進的投影質(zhì)量，并具有相同或者相當(dāng)?shù)男⌒突约跋嗤蛘哳愃蒲b置耗費(effort)。
[0011]通過根據(jù)權(quán)利要求1或 者28所述的投影顯示器和根據(jù)權(quán)利要求27或者33所述的方法可實現(xiàn)此目的。
[0012]本發(fā)明的實施方式提供具有成像系統(tǒng)和多通道光學(xué)裝置的投影顯示器，該成像系統(tǒng)被實施為在成像系統(tǒng)的成像平面的子區(qū)(sub-area)的諸如二維分布等分布(distribution,分布方式)產(chǎn)生個體圖像(individual image,單個圖像)，并且多通道光學(xué)裝置被配置為每個通道映射各個成像系統(tǒng)的一個分配的個體圖像或者分配的子區(qū)，使得個體圖像的映射至少部分地被疊加(superimpose)到投影表面中的整體圖像，其中，投影表面是非平面的自由曲面(例如彎曲表面)和/或相對于成像平面傾斜，并且成像系統(tǒng)被實施為使得通過多通道光學(xué)裝置均被疊加在整體圖像中相應(yīng)公共點的子圖像中的點的星座根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點距多通道光學(xué)裝置的距離而不同。
[0013]本發(fā)明的基本構(gòu)思是，當(dāng)成像系統(tǒng)被實施為根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點距多通道光學(xué)裝置(mult1-channel optics)的距離而使得通過多通道光學(xué)裝置被疊加在整體圖像內(nèi)相應(yīng)公共點上的子圖像中的點的星座不同時，即使當(dāng)使用投影自由曲面和傾斜的投影表面并具有相當(dāng)?shù)奈⑿突拖喈?dāng)?shù)难b置耗費時，也能夠獲得更高的投影質(zhì)量。因此，能夠校正投影表面中各點到多通道光學(xué)裝置或者投影顯示器的不同距離。這不用增加安裝高度和裝置耗費。關(guān)于投影顯示器被實施用于投影到平行平面投影表面的實施方案僅改變成像系統(tǒng)的實施方案?；蛘?，通過將成像系統(tǒng)和多通道光學(xué)裝置如下地實施能夠?qū)崿F(xiàn)此目標(biāo):各個通道對整體圖像的貢獻的特征根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點距多通道光學(xué)裝置的距離而在整體圖像上局部地變化，因為通道能夠由此被調(diào)整至不同的距離并且以合適的方式組合用于置加。
[0014]諸如陰影掩模等無源成像系統(tǒng)能夠用作成像系統(tǒng)，或者諸如數(shù)字成像系統(tǒng)等有源成像系統(tǒng)，在此情況下，通過改變成像平面內(nèi)的子區(qū)和成像平面內(nèi)產(chǎn)生的個體圖像，投影顯示器對不同的投影表面動態(tài)地自適應(yīng)是可能的。
[0015]投影顯示器的多通道光學(xué)裝置的投影光學(xué)裝置可以相對于成像系統(tǒng)的分配子區(qū)具有偏心，因此，疊加在投影表面中的整體圖像是實像(real)或者虛像(virtual)。具體地，通過投影光學(xué)裝置與成像系統(tǒng)的分配子區(qū)之間的偏心或者中心壓縮或者延伸，能夠調(diào)整投影表面內(nèi)整體圖像的投影距離。
[0016]此外，多通道光學(xué)裝置能夠包括與各個通道的投影光學(xué)裝置協(xié)作的下游整體透鏡(overalI lens),整體透鏡被實施為重新聚焦來自投影光學(xué)裝置的準(zhǔn)直光束。
[0017]在本發(fā)明的另外的實施方式中，下游整體透鏡能夠被實施為具有可變焦距的光學(xué)裝置，從而能夠調(diào)整平均投影距離。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面將參照附圖更為詳細(xì)地描述本發(fā)明的實施方式，其中，相同或者等價元件以相同的參考標(biāo)號表不。如下:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的投影顯示器的示意性框圖；
[0020]圖2a至圖2b是根據(jù)不同實施方式的投影顯示器的示意性側(cè)視圖；
[0021]圖3是根據(jù)另一實施方式的頭像顯示器的側(cè)視圖；
[0022]圖4是根據(jù)另一實施方式的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0023]圖5是具有相對于相應(yīng)投影光學(xué)裝置的孔徑偏心的透鏡頂?shù)耐队帮@示器的側(cè)視圖；
[0024]圖6是具有光源的光柵組件(grid assembly)的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0025]圖7是具有場透鏡的二維組件的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0026]圖9是具有兩個分束器以及用于從兩側(cè)照明反射成像系統(tǒng)的對向光源的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0027]圖9是具有兩個分束器以及插入在照明路徑中的半波片的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0028]圖10是具有反射成像系統(tǒng)以及以色彩序列方式同步的RGB光源的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0029]圖11是具有用于產(chǎn)生色彩混合的濾波器組件的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0030]圖12是個體圖像的映射被疊加到具有更高分辨率的整體圖像的投影顯示器的側(cè)視圖；
[0031]圖13是用于示出將像素疊加到整體圖像的示意性圖解；
[0032]圖14是用于示出將二元的黑白子圖像疊加到整體圖像的示意性圖解；
[0033]圖15是用于示出進一步將二元黑白子圖像疊加到整體圖像上的示意性圖解；
[0034]圖16是具有根據(jù)一實施方式的投影顯示器的40°傾斜投影表面上投影的示意性圖解；
[0035]圖17是在根據(jù)一實施方式的數(shù)字成像系統(tǒng)內(nèi)處理的示意性圖解；以及將
[0036]圖18是利用根據(jù)另一實施方式的投影顯示器對40°傾斜投影表面投影的示意性圖解。
【具體實施方式】
[0037]在下面基于附圖更為詳細(xì)地討論本發(fā)明之前，應(yīng)注意，在隨后示出的實施方式中，附圖中相同或者等價功能的元件設(shè)置有相同的參考標(biāo)號。因此，對具有相同參考標(biāo)號的元件的描述可互換和/或適用于不同的實施方式。
[0038]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的投影顯示器100。投影顯示器100包括成像系統(tǒng)120和多通道光學(xué)裝置130。成像系統(tǒng)120被實施為以成像系統(tǒng)120的成像平面129的子區(qū)124分布方式產(chǎn)生或者顯示個體圖像。多通道光學(xué)裝置130被配置為每一個通道映射各個成像系統(tǒng)120的一個分配的子區(qū)124，使得個體圖像的映射部分地疊加到投影表面150內(nèi)的整體圖像160。
[0039]在圖1中，投影顯示器100是四通道方式的示例性結(jié)構(gòu)，即，成像系統(tǒng)120在四個子區(qū)124內(nèi)產(chǎn)生個體圖像，并且多通道光學(xué)裝置130相應(yīng)地構(gòu)造為具有例如每一個通道一個相應(yīng)投影光學(xué)裝置134的四通道方式。然而，該數(shù)量僅是示例性數(shù)量。子區(qū)124和投影光學(xué)裝置134的二維分布也僅是示例性分布。還可沿著一條線實現(xiàn)該分布。此外，該分布并不局限于規(guī)則的二維分布。如下面更為詳細(xì)的討論，例如，投影光學(xué)裝置134的中心間距相對于成像平面129內(nèi)子區(qū)124的中心間距減小。下文將提供細(xì)節(jié)。
[0040]圖1中的投影顯示器100被實施為使得投影表面不必是平行于成像平面129的平面投影表面。如圖1中示例性示出的，其中產(chǎn)生整體圖像、以清晰地聚焦方式(即，聚焦深度區(qū))疊加個體圖像的投影表面可以是相對于成像平面129傾斜的自由表面或者投影表面150。
[0041]為補償投影表面150相對于成像平面129的平行平面方向(plane-parallelorientation)的偏離，成像系統(tǒng)120被實施為根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點距多通道光學(xué)裝置130的距離而使得每個均通過多通道光學(xué)裝置130疊加在整體圖像16中的相應(yīng)公共點的個體圖像中的點的星座不同。圖1示例地示出了整體圖像160內(nèi)的兩個這樣的公共點，即，一個用X表示并且另一個用O表示。在多通道光學(xué)裝置130上對應(yīng)于這些點的子區(qū)124的個體圖像內(nèi)的點也相應(yīng)地以X或者O表示。成像平面129內(nèi)點O的位置或者點X的位置各自共同形成星座(constellation)。
[0042]點O的星座與點X的星座不同，以補償公共點X沿著投影顯示器的光軸(在圖1中，示例為成像平面129的法線方向或者z軸)到投影顯示器100或多通道光學(xué)裝置130的距離小于公共點O的距離。如下面更為詳細(xì)討論的，由星座中不同距離引起的差異主要在點X的星座的中心延伸相對于點O的星座具有更大的延伸。然而,星座也可以根據(jù)從多通道光學(xué)裝置130來看的例如相對于光軸(此處，示例為z)、相應(yīng)公共點O或者X所在的立體角區(qū)域(solid angle area)而不同，以補償多通道光學(xué)裝置130或者各個投影光學(xué)裝置134的映射誤差。特別地，該立體角區(qū)域差異可被實施為使得每一個通道地分別補償多通道光學(xué)裝置130的成像誤差。在以下的說明中更為詳細(xì)地給給出精確相關(guān)性。
[0043]換言之，將基于所有四個通道的詳細(xì)圖像被示例性地完全或者全等地(congruently)疊加的特定實施方式再次討論圖1中的實施方式。如上所述,這并不絕對必要的。不同地疊加個體圖像以產(chǎn)生整體圖像160也是可能的。
[0044]因此，子區(qū)124內(nèi)的個體圖像基本具有相同的內(nèi)容。他們?nèi)即碚w圖像160的一個版本。有可能的是，利用針對所有個體圖像相同的預(yù)失真使子區(qū)124內(nèi)的個體圖像或者子區(qū)本身相對于例如矩形的整體圖像160失真。根據(jù)他們的焦距和到投影表面的距離以及由于投影表面150從實際圖像平面到多通道光學(xué)裝置130的偏離(例如，偏離可以無窮大)在整體圖像160上產(chǎn)生的空間變化，預(yù)失真校正例如由單獨用于各個通道的映射的光路的發(fā)散產(chǎn)生或者由單獨用于各個通道的映射的放大產(chǎn)生的失真。所有通道上的預(yù)失真可能不一致。為了解決超過一階像差(梯形)的失真(三階)，可能有利地是，不同程度地使個體圖像或者子區(qū)124預(yù)失真，因為存在相應(yīng)通道的不同偏心。如下面將討論的，將加入在傾斜投影表面的陣列的星座變化。
[0045]子區(qū)124內(nèi)相對于整體圖像160預(yù)失真的個體圖像確實不同以實現(xiàn)與整體圖像160內(nèi)公共點對應(yīng)的子圖像124中的點的上述星座，使得盡管投影表面150沿著投影顯示器100的光軸z的深度變化(depth variation),也在整個橫向延伸維持整體圖像160的銳度。
[0046]在子區(qū)124的個體圖像中進一步差異可能通過由上述的每個通道地校正多通道光學(xué)裝置130的映射誤差引起，然而，這與投影表面距投影顯示器100的距離的橫向變化無關(guān)。
[0047]這樣，整體圖像160能夠被投影到投影表面150上，使得整體圖像160看上去沒有失真并且從諸如垂直于投影表面150的特定視角看是銳利的。
[0048]圖1中的投影顯示器100能夠用于不同的目的并且能夠用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，圖1中的投影顯示器是一種旨在將預(yù)定的整體圖像銳利地投影到相對于投影顯示器100具有不變固定位置的預(yù)定投影表面150。例如，投影顯示器100可被設(shè)置成將表示例如銘文或者另一內(nèi)容的整體圖像160投影到其外表面形成投影表面150的雕刻上，其中，在這種類型的應(yīng)用中，投影顯示器100旨在定位并且保持在相對于雕刻的固定位置。在這種情況下，成像系統(tǒng)120可以是陰影掩?；蛘呃缬膳c多通道光學(xué)裝置130相反的后方進行照明(例如借助于科勒照明(K6hler illumination))的另一精密構(gòu)造的掩模?？梢栽诙M制
編碼的、灰度的、或者甚至彩色編碼的子區(qū)124中以模擬或者連續(xù)或者像素化形式實現(xiàn)個體圖像。掩模120尤其可以是幻燈片(slide)，或者在子區(qū)124中是單獨的幻燈片。特別可通過將圖像信息映射到透射光柵(transmission scale)實現(xiàn)對圖像信息的編碼。下面將更為詳細(xì)地討論背面照明的實例。然而，掩模形式的成像系統(tǒng)120還可進行反射以在子區(qū)124內(nèi)產(chǎn)生靜態(tài)的個體圖像。下面還將給出反射系統(tǒng)的實例。
[0049]可使用諸如數(shù)字成像系統(tǒng)120等有源成像系統(tǒng)替代無源或者靜態(tài)成像系統(tǒng)120。成像系統(tǒng)可以透射方式或者反射方式操作。然而，也可以是自身發(fā)光的成像系統(tǒng)，諸如，OLED或者LED顯示器。在這些情況下，如下面更為詳細(xì)的討論那樣，成像系統(tǒng)可以例如在內(nèi)部實施執(zhí)行上述處理，其從表示整體圖像160的輸入像素陣列數(shù)據(jù)提供位置和內(nèi)容，即，為了通過成像系統(tǒng)120顯示個體圖像，子區(qū)124的個體圖像首先被調(diào)整到投影表面150到投影顯示器100的特定相對位置，這也使得通過相應(yīng)地調(diào)整或者重新執(zhí)行預(yù)處理可以進行尤其是對其他投影表面幾何學(xué)的調(diào)整。下面還將更為詳細(xì)地進行討論。
[0050]最后，應(yīng)注意，成像系統(tǒng)120和多通道光學(xué)裝置130可以彼此固定，諸如安裝在殼體內(nèi)。特別地，投影顯示器100可以安裝在諸如移動電話、PDA、筆記本、或者任何其他便攜式計算機等移動設(shè)備內(nèi)。
[0051]在對上述投影顯示器的實施方式進行整體描述之后，將參照圖2a至圖2d就有關(guān)如何形成投影裝置100的光學(xué)或者裝置零件來討論不同的選項。圖2a至圖2d中的實施方式并不被視為限制、而是代表有利的實施方式。
[0052]圖2a示出了根據(jù)圖1的投影顯示器的一實施方式，其中，成像系統(tǒng)120通過顯示或者編碼個體圖像中由于透射橫向變化的發(fā)光度變化或者色調(diào)變化而透射性地操作或者顯示子區(qū)124中的個體圖像。如圖2a所示，為了實現(xiàn)背面照明，S卩，從成像系統(tǒng)120的與多通道光學(xué)裝置130相反一側(cè)的照明，投影裝置可包括光源110和場透鏡115。優(yōu)選地，子圖像124與場透鏡115之間的距離選擇為較小，以實現(xiàn)成像系統(tǒng)120的全部照明。優(yōu)選地，額外地或替代地，實現(xiàn)多通道光學(xué)裝置134的科勒(Kdhler)照明度，場透鏡115據(jù)此將光源110映射(map)到投影光學(xué)裝置130的光瞳的開口。
[0053]圖2b示出了可使用場透鏡陣列116替代場透鏡，并且額外地或替代地，替代點形光源110，可將平面光源111定位背面用于照明，即，使得場透鏡陣列116或場透鏡115布置在光源111與成像系統(tǒng)120之間。這里，也能夠?qū)崿F(xiàn)科勒照明。例如，平面光源可以是具有分配的準(zhǔn)直光學(xué)裝置的LED陣列，以實現(xiàn)也以真正平面方式構(gòu)造的照明單元。[0054]圖2c示出了諸如數(shù)字成像系統(tǒng)等自身發(fā)光成像系統(tǒng)也可以用作成像系統(tǒng)120。照明技術(shù)可以是基于OLED的、基于LED的、基于TFT的或者不同地實施的技術(shù)。
[0055]圖2d示出了投影顯示器的反射結(jié)構(gòu)，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，成像系統(tǒng)120是反射成像系統(tǒng)并且通過布置在多通道光學(xué)裝置130與成像系統(tǒng)120之間的分束器140實現(xiàn)前側(cè)照明，成像系統(tǒng)120例如經(jīng)由聚光光學(xué)裝置115和光源110的組合而被橫向照明，從而照明成像系統(tǒng)120的子區(qū)124。從下列討論中，細(xì)節(jié)將變得更清晰。
[0056]成像系統(tǒng)120可以是例如反射IXD成像系統(tǒng)120，與根據(jù)圖2a和圖2b的實施方式的成像系統(tǒng)傳感器一樣可以是透射LCD成像系統(tǒng)。
[0057]在描述了圖1的實施方式的基本實施選項之后，將基于下列附圖來討論投影顯示器的光學(xué)組件的可能細(xì)節(jié)。為了說明光學(xué)結(jié)構(gòu)，首先假定投影表面150是平面并且平行于成像系統(tǒng)的成像平面延伸。然而，這些陳述也將表明投影顯示器的光學(xué)結(jié)構(gòu)將滿足銳利投影到不同形狀或者定位的投影表面的期望，這是因為由于多通道光學(xué)裝置結(jié)構(gòu)，無論如何，基本存在聚焦的光學(xué)深度。由于通常非常短的焦距(例如幾毫米)，所以與常規(guī)單通道組件相比，各個單獨投影儀或者陣列132中各個通道的聚焦范圍的深度非常高。根據(jù)本發(fā)明的實施方式利用這些情況，從而通過適當(dāng)?shù)馗淖兿鄬τ谕队氨砻娴钠叫衅矫娣较虻膫€體圖像或者子區(qū)最后產(chǎn)生投影到傾斜的或者自由表面形狀的投影表面的銳度，如果是數(shù)字成像系統(tǒng)，僅必須進行例如數(shù)字圖像處理。只有在進行此描述之后才會對下列情況進行討論，即，投影表面并不取向為平行平面于成像平面或者不必這樣，并且根據(jù)本發(fā)明的實施方式的還需要額外的措施對偏離做出反應(yīng)。
[0058]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的投影顯示器100的側(cè)視圖。圖1中示出的投影顯示器100包括光源110、成像系統(tǒng)120 (此處，給出的例子是以反射方式實施)、作為多通道光學(xué)裝置130的投影光學(xué)裝置134的二維陣列或者組件132、和分束器140。此處，成像系統(tǒng)120被實施為在成像系統(tǒng)120的子區(qū)124的二維分布122顯示個體圖像。此外，投影光學(xué)裝置134的二維組件132被配置為沿著光軸103映射成像系統(tǒng)120的分配子區(qū)125，從而個體圖像的映射被疊加到投影表面150的整體圖像160。最后，一方面，分束器140布置在介于成像系統(tǒng)120與投影光學(xué)裝置的二維分組件132之間的光路上，另一方面，分束器140布置在介于光源110與成像系統(tǒng)120之間的光路上。
[0059]特別地，在進一步的實施方式中，分束器140能夠具有偏振效應(yīng)，并且反射成像系統(tǒng)120可以被實施為以偏振影響形式來顯示個體圖像。
[0060]投影顯示器可包括成像系統(tǒng)120 (被實施為例如液晶成像系統(tǒng)121)上成像區(qū)的規(guī)則二維組件；分束器140，被實施為例如偏振分束器142 ;以及投影光學(xué)裝置134的二維組件132。如圖3中所示，來自例如實施為LED112的光源110的光首先穿過聚光光學(xué)裝置115,然后,又被引導(dǎo)向偏振分束器142。在此,在反射成像系統(tǒng)120的方向上以偏振方式最后反射來自光源110的光，成像系統(tǒng)120是例如LCoS成像系統(tǒng)(LCoS=硅基液晶)。
[0061]例如，根據(jù)要被顯示的像點的灰度級，數(shù)字成像系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)在其上反射的光的偏振方向，并且因此在第二次穿過偏振分束器時控制透射。每個像素地快速切換電壓或者晶體偏振面旋轉(zhuǎn)可顯示動態(tài)圖像內(nèi)容。
[0062]例如，圖3中示出的投影光學(xué)裝置134可以是顯微透鏡，顯微透鏡作為投影物鏡在規(guī)則的二維組件中實施，每個投影物鏡均將成像系統(tǒng)120的子區(qū)125映射到投影表面150或者屏幕上。通過使用這樣的投影組件，使得相對于同一圖像尺寸的常規(guī)單通道投影儀可極大地減小整體系統(tǒng)的安裝長度。在由于投影光學(xué)裝置或者透鏡的例如幾毫米焦距(它們的焦距又取決于分束器的維度(dimension))使得投影顯示器或者投影系統(tǒng)的安裝長度較小的同時，物體表面或橫向延伸的倍增提供圖像發(fā)光度成比例增加。因此，與微型化的單通道投影儀相比較，獲得了超過分束器厚度僅幾毫米的安裝長度，并且具有相當(dāng)?shù)臋M向延伸和投影距離。
[0063]在進一步的實施方式中，通過疊加、放置在一起或者交錯組件的各個通道的映射能夠產(chǎn)生投影圖像。
[0064]在進一步的實施方式中，如圖3中示例性示出的，投影光學(xué)裝置134具有相對于分配的子區(qū)124的偏心135。
[0065]通常，偏心可被視為相對于中心光軸101的中心壓縮或者延伸，或者相對于成像系統(tǒng)120的分配子區(qū)124的投影光學(xué)裝置134的橫向偏置。將投影光學(xué)裝置相對于成像系統(tǒng)上分配的個體圖像的偏心對于投影距離是決定性的。由于子圖像大的聚焦深度，投影距離處的聚焦或者銳度僅以限制性方式取決于個體投影光學(xué)裝置的屏幕側(cè)焦點。如上文所述，在物體側(cè)，例如，相對于投影光學(xué)裝置的短焦距聚焦投影光學(xué)裝置134可以被精確地調(diào)整，使得成像平面129位于投影光學(xué)裝置130的焦距內(nèi)。然而，這不是必須的。如上文所述，對于虛擬圖像或者非常近的投影距離，可在前方或者后方縮短成像平面129?；诖?，屏幕側(cè)聚焦是例如無限的，但是由于相對較短的焦距，各個通道的聚焦深度區(qū)較大。當(dāng)圖像或者投影表面150并不在平行于成像平面129的平面上延伸時，而是傾斜至成像平面129之外或者根據(jù)自由曲面以另一種方式改變，根據(jù)圖1以及以下的描述利用此種情況。
[0066]通過相對成像結(jié)構(gòu)略微降低投影光學(xué)裝置或者投影透鏡的中心間距(間距)，導(dǎo)致相應(yīng)成像結(jié)構(gòu)和相應(yīng)投影光學(xué)裝置的偏置135從投影光學(xué)裝置134的二維組件132的中心光軸101或者陣列中心(光柵中心)向外部逐漸增加。外部投影光學(xué)裝置134或者投影儀的光軸103相對于中心光軸101產(chǎn)生的輕微傾斜致使將圖像平面或者投影表面150內(nèi)的各個映射疊加到整體圖像160上。此處，圖像平面或者投影表面可以是無限的或者在成像系統(tǒng)的前方或者在成像系統(tǒng)的后方距投影光`學(xué)裝置的有限距離處。如圖1所示，成像系統(tǒng)前方的區(qū)域由右方或者投影光學(xué)裝置134的二維組件132之后的光路的區(qū)域102限定，而成像系統(tǒng)后方的區(qū)域由成像系統(tǒng)120的左側(cè)或者成像系統(tǒng)120的與分束器140相反的一側(cè)的區(qū)域104限定。各個映射能夠在例如屏幕上被疊加至整體圖像。
[0067]此處，不需要用于光路中投影的任何其他宏觀光學(xué)元件。陣列投影顯示器的投影距離L (即，投影表面150距垂直于它的投影光學(xué)裝置134的二維組件132的平均距離L)在非平行平面投影表面150的情況下是平均投影距離)，從投影光學(xué)裝置的焦距f、投影光學(xué)裝置的中心間距Pa以及圖像的中心間距Ptw產(chǎn)生投影距離L。由投影距離L與投影透鏡的焦距f的比率產(chǎn)生映射的放大倍率M。此處，適用下列關(guān)系:
T _M _ L —pm
[0068]L:M
IjORi ~ Pp1.f Ijoh.) ~ iJ Pi
[0069]因此，對象(object)結(jié)構(gòu)與投影光學(xué)裝置的中心間距的比率或者它們的差控制投影距離。此處，應(yīng)注意，如果是非平行平面投影表面150，例如，子區(qū)124的中心間距表示個體圖像中所有對應(yīng)點的平均值，或者子區(qū)124的區(qū)域中心的距離平均值，其可以被例如失真，一方面，如上述參照圖1所描述的用于補償光學(xué)失真，另一方面，用于局部銳度的再調(diào)整。下面將詳細(xì)討論。
[0070]如果投影光學(xué)裝置的中心間距小于成像結(jié)構(gòu)的中心間距，則在限定的距離內(nèi)產(chǎn)生實像。在圖1中示出的情況下，投影光學(xué)裝置134的中心間距小于分配子區(qū)124的中心間距Pm。因此，在圖1的實施方式中，疊加在投影表面150中的整體圖像162是實像(real)。圖1也基于該實例。
[0071]圖4示出了根據(jù)另一實施方式的投影顯示器的側(cè)視圖。在圖4中示出的實施方式中，多通道光學(xué)裝置134進一步包括整體透鏡310，整體透鏡310處于相對于投影光學(xué)裝置134的二維組件132的下游并且與投影光學(xué)裝置134的二維組件132協(xié)作。在此上下文中，下游指整體透鏡310布置在投影光學(xué)裝置134的二維組件132之后的光路上。具體地，在圖4中，整體透鏡310被實施為重新聚焦來自投影光學(xué)裝置134的準(zhǔn)直光束315，從而使得整體圖像302的圖像平面或投影表面150位于整體透鏡310的焦平面內(nèi)，或者從平行平面布置局部偏離的投影表面150處于聚焦深度區(qū)內(nèi)。圖4中示出了這些情形，使得多通道光學(xué)裝置150具有到整體透鏡310的平均距離4，其中，各個映射被疊加到整體圖像302。此外，通過成像系統(tǒng)120可以調(diào)整投影光學(xué)裝置134的二維組件132到成像系統(tǒng)120的距離(^，從而使其大致對應(yīng)于透鏡光學(xué)134的焦距。
[0072]在圖4中，可以看出投影光學(xué)裝置134居中并且以相對于分配子區(qū)124的準(zhǔn)直方式作用。這意味著在本實施方式中，投影光 學(xué)裝置134的中心間距等于分配子區(qū)124的中心間距Pqbj。
[0073]如圖中的示例示出，如果通過調(diào)整投影光學(xué)裝置到成像系統(tǒng)的距離來相應(yīng)地修改結(jié)構(gòu)使得個體圖像在無限遠(yuǎn)處形成，則子圖像的間距對應(yīng)于投影光學(xué)裝置的間距，并且如果整體透鏡310例如以會聚透鏡312形式布置在投影光學(xué)裝置或者陣列光學(xué)裝置的二維組件之后的光路上，則整體圖像302形成在透鏡310的焦平面內(nèi)。當(dāng)使用會聚透鏡時，實像(real image)被投影到屏幕上。圖4中示出的實施方式的一個優(yōu)點是與圖3中所示的結(jié)構(gòu)相比較，減少了遠(yuǎn)離軸的投影通道103的漸暈，并且通過使用可變的會聚透鏡或者發(fā)散透鏡(例如以縮放物鏡或者液態(tài)透鏡形式)可選擇調(diào)節(jié)不同的平均投影距離。
[0074]特別地，圖4中示出的下游整體透鏡310可被實施為具有可變焦距的光學(xué)裝置，使得能夠調(diào)整投影距離。從圖4中可看出，除了投影光學(xué)組件130的縱向延伸以外，投影距離L實質(zhì)上由整體透鏡310的焦距&決定。
[0075]通過如圖5示例性示出的投影陣列的特定實施方案也可獲得下游會聚透鏡或發(fā)散透鏡的光學(xué)效果。具體地，圖5示出了創(chuàng)新型投影顯示器400的側(cè)視圖。在圖5中示出的實施方式中，投影光學(xué)裝置134的二維組件132被實施為投影陣列410或者二維組件，其中，投影陣列410的各個投影光學(xué)裝置414具有相對于相應(yīng)投影光學(xué)裝置的孔徑(aperture)偏心的透鏡頂(lens vertex) 415。
[0076]圖5中示出的二維組件410的投影光學(xué)裝置414實質(zhì)上對應(yīng)于圖3和圖4中示出的二維組件132的投影光學(xué)裝置134。在放大的表示(圓圈Z)中，能夠更清晰地看出投影光學(xué)裝置414的各個透鏡頂415。例如，透鏡頂415的偏心可以被實施為使得二維組件410的投影光學(xué)裝置414 一起實現(xiàn)與圖4中示出的具有下游整體透鏡310的投影光學(xué)裝置組件130相同的效果。如圖5中的示例示出，此處，透鏡頂415的中心間距Pls小于分配子區(qū)124的中心間距P(W。因此，各個透鏡均能夠?qū)⑾鄳?yīng)子區(qū)125的個體圖像投影到投影表面150上。這里，個體圖像的映射被疊加到整體圖像160。[0077]如果相應(yīng)地使用隨著至中心光軸101或者相對于孔徑的系統(tǒng)軸的距離增大透鏡頂逐漸偏置的投影透鏡，諸如會聚透鏡的整體透鏡的光學(xué)功能可以轉(zhuǎn)移至投影或者透鏡陣列。圖5中示出的實施方式的一個優(yōu)點在于在保持遠(yuǎn)離軸的通道的漸暈減少的同時能夠節(jié)省光學(xué)部件。
[0078]圖6示出了使用陣列光源的選項。圖6示出了具有光源的光柵組件510的創(chuàng)新型投影顯示器500。此處，圖6中示出的光柵組件510實質(zhì)上對應(yīng)于圖3至圖5中的光源110。此外，圖6示出了聚光光學(xué)組件515。圖6中的聚光光學(xué)組件515基本對應(yīng)于圖3至圖5中的聚光光學(xué)裝置115。如圖6所示，光柵組件510包括多個光源510-1、510-2、…、510-5，其中，聚光光學(xué)組件515的聚光光學(xué)裝置被分配給各個光源。具體地，如圖6所示，光源的光柵組件510和聚光光學(xué)組件515能夠被實施為使得來自各個光源510-1、510-2、…、510-5的光通過照明路徑501被分別導(dǎo)向給成像系統(tǒng)120的分配子區(qū)124。圖6中示出的實施方式的一個優(yōu)點在于通過疊加多個個體圖像，也如同上述組件的情況，通常，不需要采取用于使照明度均勻化的特別措施。使用諸如準(zhǔn)直LED陣列的陣列光源的另一優(yōu)點是能夠減少整體組件的橫向延伸增加。
[0079]圖7示出了具有場透鏡612的二維組件610的投影顯示器600的側(cè)視圖。在圖7中示出的實施方式中，場透鏡612的二維組件610至少布置在成像系統(tǒng)120與分束器140之間的光路上。此處，二維組件610中的各個場透鏡612被分配給投影光學(xué)裝置134的二維組件132中的投影光學(xué)裝置134。通過使用場透鏡612的二維組件610，能夠獲得二維組件132中各個投影光學(xué)裝置134的科勒照明。
[0080]特別地，在投影顯示器600中，場透鏡612的焦距可在投影光學(xué)裝置134的焦距4的1.5倍至2.5倍之間。
[0081]換言之，圖7中示出的分束器與成像系統(tǒng)之間場透鏡或者場透鏡陣列的二維組件的允許投影光學(xué)裝置的科勒照明，由此能夠增加圖像發(fā)光度，同時提高雜光抑制。
[0082]在進一步的實施方式中，通過使用覆蓋透鏡之間的區(qū)域的場透鏡陣列的平面內(nèi)的吸收孔徑(圖7中未示出)能夠進一步改善雜光抑制。通常，即使沒有用于雜光抑制的場透鏡陣列，在成像系統(tǒng)與偏振分束器之間使用這樣的孔徑陣列也是有用的。
[0083]在本發(fā)明的進一步實施方式中，通過相應(yīng)的例如準(zhǔn)直光源也可從幾個側(cè)面進行照明。圖8示出了具有兩個分束器730、740和用于反射成像系統(tǒng)的兩側(cè)照明的對向光源710、720的投影顯示器700的側(cè)視圖。在圖8中，投影顯示器700尤其具有布置在成像系統(tǒng)120與投影光學(xué)裝置的二維組件132之間的第一光源710和第二光源720以及第一分束器730和第二分束器740。此處，第一分束器730布置在第一光源710與成像系統(tǒng)120的子區(qū)的子集750之間的光路上，并且第二分束器740布置在第二光源720與成像系統(tǒng)120的子區(qū)的第二子集760之間的光路上。
[0084]如圖8所示，實質(zhì)上由第一光源710和分配的第一聚光光學(xué)裝置715對成像系統(tǒng)120的第一橫向區(qū)域750進行照明，而實質(zhì)上由第二光源720和分配的第二聚光光學(xué)裝置725對成像系統(tǒng)120的第二橫向區(qū)域760進行照明。此處，第一光源710和第二光源720以及分配的第一聚光光學(xué)裝置715和分配的第二聚光光學(xué)裝置725實質(zhì)上對應(yīng)于上述實施方式的光源Iio或者聚光光學(xué)裝置115。與使用單個分束器相反，圖8中示出的具有光源710、720以及偏振分束器730、740的兩側(cè)照明可大致使投影儀的安裝長度減半。
[0085]在本發(fā)明的進一步實施方式中，投影光學(xué)裝置也可不同，因為針對相應(yīng)色譜的失真它們被更多地校正，由此相應(yīng)投影光學(xué)裝置映射的子區(qū)能夠針對不同色譜的不止一個的其他色譜而被照明。
[0086]在本發(fā)明的進一步實施方式中，在投影光學(xué)裝置的二維組件132中，能夠針對散焦和/或像散和/或彗差校正投影光學(xué)裝置134，散焦和/或像散和/或彗差隨著到成像系統(tǒng)120和投影光學(xué)組件的光軸101的距離增加而增加。
[0087]最后，在進一步的實施方式中，成像系統(tǒng)120可被實施為使得子區(qū)124的尺寸隨著到成像系統(tǒng)120和投影光學(xué)組件130的光軸101的距離增加而連續(xù)地改變，使得投影表面中的個體圖像具有相同的尺寸。
[0088]通過子區(qū)尺寸的這樣的連續(xù)變化，隨著到中心光軸101或者中心通道的增加距離，如圖1的示例性示出，能夠在將個體圖像投影到投影表面150時補償相對于偏心情況下中心通道的增加的物距及由此的外部投影光學(xué)裝置103的低放大倍率。
[0089]圖9示出了具有兩個分束器810、820以及位于分束器810與分束器820之間的照明路徑上的半波片830的投影顯示器800。除第一分束器810之外，圖9中的投影顯示器特別包括第二分束器820，一方面，第二分束器820布置在反射成像系統(tǒng)120與投影光學(xué)裝置的二維組件132之間的光路上，另一方面，第二分束器820布置在光源110與反射成像系統(tǒng)120之間的光路上，并且半波片830布置在第一分束器810與第二分束器820之間。因此，當(dāng)穿過半波片830時，由光源110發(fā)射的光的第一分束器810 (偏振分量p，s)透射的偏振分量(例如，P)的偏振方向可被旋轉(zhuǎn)90°。此處,第一分束器810和第二分束器820被實施為通過旋轉(zhuǎn)了 90°的偏振方向(例如，s)而在成像系統(tǒng)120的方向上反射來自光源110的方向上的光。圖9中通過s，p表示的箭頭示出了具有相應(yīng)偏振分量的示列性照明路徑。
[0090]換言之，如圖9中的示例示出，如果使用經(jīng)由照明路徑中的半波片830或者入/2板串聯(lián)連接的兩個偏振分束器，則能夠利用諸如LED等非偏振光源的兩個偏振分量(P，S)。此處，半波片將由第一分束器透射且未使用的偏振分量(P)旋轉(zhuǎn)90°，使得其在隨后的分束器中以正確偏振方向(s)反射到的分配的一半成像系統(tǒng)。
[0091]通過上述具有兩個偏振分束器或者偏振分割器以及半波片(\ /2板)的組件對非偏振光源的完整利用可以補充上述允許安裝長度進一步減半的兩側(cè)照明。
[0092]參照上述實施方式，在反射成像系統(tǒng)120上的第一分束器730、810以及第二分束器740、820的外部邊緣的投影能夠被形成使得其并不穿過成像系統(tǒng)120的子區(qū)124。因此，能夠避免在投影時外部邊緣在整體圖像中具有亂真效應(yīng)。
[0093]在進一步的實施方式中，如圖10中的示例示出，通過RGB光源905能夠?qū)崿F(xiàn)全色RGB圖像的投影。例如，通過具有分配的準(zhǔn)直光學(xué)915、925、935和彩色合成儀940的LED910、920、930可以實現(xiàn)全色RGB圖像的投影。此處，圖10中本實施方式的RGB光源905實質(zhì)上對應(yīng)于前述實施方式的光源110。特別地，在圖10中示出的實施方式中，RGB光源905和成像系統(tǒng)950以同步、顏色順序方式操作以獲得全色投影。
[0094]在圖10中，實質(zhì)上對應(yīng)于上述實施方式的成像系統(tǒng)120的反射成像系統(tǒng)950可以被實施為以足夠高的幀速率表現(xiàn)成像系統(tǒng)950的子區(qū)124的同一個體圖像904。此外，光源905可被實施為每幀地順序通過不同顏色分量(例如紅色、綠色、藍(lán)色)。經(jīng)由成像系統(tǒng)950和各個光源910、920、930的操作的顏色順序模式，能夠?qū)崿F(xiàn)全色投影，其中，例如數(shù)字成像系統(tǒng)的圖像內(nèi)容對于所有投影通道均相同。
[0095]在進一步的實施方式中，光源110、分束器140、投影光學(xué)組件130以及反射成像系統(tǒng)120可以被實施為來自成像系統(tǒng)120的至少兩個子區(qū)的反射光包括相同的色譜。
[0096]此外，在其他實施方式中，光源110可布置成使得由不同的顏色成分照射成像系統(tǒng)120的不同子區(qū)。參照圖8，例如，第一光源710能夠發(fā)射具有第一顏色成分的光，其在穿過聚光光學(xué)裝置715之后被第一分束器730反射到成像系統(tǒng)120的第一子區(qū)750,而第二光源720能夠發(fā)射具有第二顏色成分的光，其在穿過聚光光學(xué)裝置725之后被反射到成像系統(tǒng)120的第二子區(qū)760。因此，可以使用彼此不同的第一顏色成分和第二顏色成分照射成像系統(tǒng)120的不同子區(qū)750、760。
[0097]圖11示出了具有用于在投影表面150中產(chǎn)生色彩混合的濾色器組件1020的投影顯示器1000的側(cè)視圖。在圖11中，實質(zhì)上對應(yīng)于前述實施方式成像系統(tǒng)120的成像系統(tǒng)1030被實施為顯示個體圖像的組1032-1、組1032-2、組1032-3，各自表示圖像內(nèi)容的顏色成分的灰度級。此處，濾波器組件1020的相應(yīng)濾色器1022-1、1022-2、1022-3可被分配給個體圖像的各個組1032-1、1032-2、1032-3。這樣，可根據(jù)相應(yīng)顏色成分過濾個體圖像的組1032-1、1032-2、1032-3，使得色彩混合出現(xiàn)在投影表面150內(nèi)疊加的整體圖像160中。
[0098]換言之，圖11表示用于產(chǎn)生RGB圖像的另一選項。通過使用白色光源1010進行照明并且將RGB濾色器1022-1、1022-2、1022-3插入到映射光路中，在多個投影通道的每個中產(chǎn)生基本的彩色圖像。即，一個投影通道對應(yīng)于成像系統(tǒng)的子區(qū)的通過分配的投影光學(xué)裝置到投影表面上的映射。將相應(yīng)的基本彩色圖像內(nèi)容分配給相應(yīng)投影通道產(chǎn)生RGB投影。這種類型的色彩生成的一個優(yōu)點是通過相應(yīng)基本色彩的多個投影通道的白平衡選項，所述相應(yīng)基本色彩被調(diào)整至光源和濾色器的光譜特征。
[0099]在進一步的實施方式中，基本色彩的分離光源能夠被分配給各個投影通道或者一組投影光學(xué)裝置。在疊加到屏幕上或虛像(virtual image)中的整體圖像時執(zhí)行色彩混合。
[0100]參照圖8，投影系統(tǒng)700中的光源110被實施為例如光源710、720的形式以經(jīng)由分束器730、740對具有不同色譜的成像系統(tǒng)120的子區(qū)的不同組750、760進行照明。此處，在投影光學(xué)裝置的二維組件內(nèi)，通過光源710、720映射以不同色譜(例如，紅色、藍(lán)色)照明的子區(qū)750、760的投影光學(xué)裝置755、765彼此不同。
[0101]此外，在進一步的實施方式中，成像系統(tǒng)120可被實施為使得能以不同色譜的第一色譜(例如，紅色)進行照明的子區(qū)750的尺寸不同于能以第一色譜之外的第二色譜(例如，藍(lán)色)進行照明的子區(qū)760的尺寸。因此，投影表面中的個體圖像尺寸能夠被同步。
[0102]此處，應(yīng)注意，除子區(qū)的上述直接色彩照明之外的色彩的顯示也可通過圖11中示例性示出的濾色器組件實現(xiàn)，從而子區(qū)的不同組利用不同色譜貢獻給整體圖像。
[0103]在進一步實施方式中，可以選擇相同焦距用于在所有不同色彩通道(S卩，分配給不同色譜的光學(xué)通道)的投影光學(xué)裝置的二維組件內(nèi)的所有投影光學(xué)裝置，從而對于所有不同的色彩通道產(chǎn)生相同的放大倍率。此外，如果對投影光學(xué)裝置到成像系統(tǒng)的不同幾何距離進行調(diào)整，可對于不同色彩通道補償由于分束器(例如，第一分束器730或者第二分束器740)的色散導(dǎo)致的不同光路長度。[0104]然而，在進一步的實施方式中，可能不希望將投影光學(xué)裝置在不同安裝高度布置于投影光學(xué)裝置的二維組件內(nèi)。因此，使投影光學(xué)裝置保持距成像系統(tǒng)相同的幾何距離是有利的。在這種情況下，可以補償由于分束器的色散導(dǎo)致的不同光路長度，因為根據(jù)不同色彩通道的不同光路長度來選擇投影光學(xué)裝置的不同焦距。此處，不同的焦距具有在投影表面內(nèi)對于不同色彩通道產(chǎn)生不同放大倍率的效果。然而，通過對不同色彩通道分配不同尺寸的子區(qū)，例如通過軟件(即，計算機控制的)，相應(yīng)放大倍率或者相應(yīng)映射維度可以被再次調(diào)整。
[0105]此外，在其他實施方式中，分束器可能不能被實施為立方體形狀，而是實施為板形狀，從而可以忽略由于較少的色散導(dǎo)致的不同光路長度之間的差異。
[0106]因此，在本發(fā)明的進一步實施方式中，通過調(diào)整每個色彩組的基本色彩的投影光學(xué)裝置的焦距，可以校正映射的縱向色彩像差。此外，通過調(diào)整每個色彩組的基本色彩子圖像的子圖像尺寸，可以校正映射的橫向色彩像差。因此，本發(fā)明的另一優(yōu)點是可以校正每個通道的投影光學(xué)裝置的色彩像差(例如縱向色彩像差)的形式來校正像差。如果存在用于基本色彩的不同映射維度，例如，也可通過基本彩色子圖像的不同圖像尺寸對整體圖像中的產(chǎn)生橫向色彩像差進行校正。
[0107]在進一步的實施方式中，通過使子圖像預(yù)失真，可以進行失真的校正。此外，在其他實施方式中，通過每個通道地調(diào)整的投影光學(xué)裝置的焦距，可以執(zhí)行對遠(yuǎn)離軸的投影通道的散焦進行校正。
[0108]在進一步的實施方式中，投影顯示器的特征也可在于通過每個通道地修正遠(yuǎn)離軸的子圖像的尺寸和預(yù)失真來校正由于焦距調(diào)整產(chǎn)生的中心通道或者遠(yuǎn)離軸的通道的不同映射維度。此外，在其他實施方式中，可以使用每個通道地調(diào)整的遠(yuǎn)離軸的投影光學(xué)裝置的不同徑向和切線焦距來進行像散和慧差的校正。
[0109]類似于消色差，諸如對遠(yuǎn)離軸的投影通道的較大物距的圖像場曲率的影響或失真的每個通道的單色像差的校正、以及根據(jù)投影光學(xué)裝置的軸距離的子圖像的預(yù)失真允許用于改進圖像質(zhì)量的簡單解決方案。而在色彩校正中，主要在三種色彩組之間產(chǎn)生差異，并且由此產(chǎn)生三種不同的校正后的投影光學(xué)裝置，通常，單色像差的校正需要根據(jù)相應(yīng)投影通道相對于陣列中心的位置來調(diào)整相應(yīng)的投影光學(xué)裝置。此處，例如，在橢圓形顯微透鏡中還被分割成徑向和子午線焦距、具有在陣列上連續(xù)變化的焦距的透鏡陣列用于校正像散和慧差。
[0110]用于產(chǎn)生彩色圖像的另一選項是使用陣列光源，例如圖6中以具有相應(yīng)聚光光學(xué)組件515的光源510的形式示出，例如，采用不同光色彩的LED。如圖6所示，通過使用場透鏡陣列有利地實現(xiàn)將各個光源唯一地分配給子圖像和投影光學(xué)裝置的組。此處，與上述解決方法相比較，省略濾色器允許更高的系統(tǒng)透射。
[0111]在進一步的實施方式中，反射成像系統(tǒng)120和投影光學(xué)裝置組件130可以被實施為使得以像素級精確的方式疊加來自不同子區(qū)的相同個體圖像。
[0112]此外，成像系統(tǒng)120或者成像系統(tǒng)陣列可以被實施為顯示不同的個體圖像。通過分配投影光學(xué)裝置的映射產(chǎn)生整體圖像或者投影圖像。
[0113]圖12示出了投影顯示器1100，其中，個體圖像的映射被疊加到投影表面150內(nèi)具有更高的分辨率或者顯示的像素數(shù)目的整體圖像1130。特別地，在圖12示出的實施方式中，反射成像系統(tǒng)1110和投影光學(xué)組件1120可被實施為使得個體圖像的映射被疊加到具有子像素偏置的投影表面150上。此處，在二維組件1120中，投影光學(xué)裝置1122具有相對于圖12中示例性示出的分配子區(qū)124的偏心。如圖12中的示例性示出，從而產(chǎn)生疊加到投影表面150上的整體圖像1130，該整體圖像1130具有高于個體圖像的分辨率或者顯示的
像素數(shù)目。
[0114]除全色投影之外，不同子圖像的使用允許進一步實現(xiàn)變化。特別地，通過連接子圖像，例如根據(jù)圖12，使得所得整體圖像1130放大、所得整體圖像中像素數(shù)目增加或者兩者的組合。在圖11中示例性示出的情況下，整體圖像1130由連接后的投影子圖像1132-1、1132-2、1132-3組成，該連接后的投影子圖像各自經(jīng)由兩個投影通道1101映射。
[0115]圖13示出了用于說明將像素到整體圖像19的疊加1200的示意性圖解。圖13中示出的實現(xiàn)特別有利于具有低像素填充系數(shù)的成像系統(tǒng)。通常，成像系統(tǒng)的像素16a、16b、16c或者16d由非活性區(qū)(inactive area,無效區(qū))17a、17b、17c或者17d以及活性區(qū)(activearea，有效區(qū))18a、18b、18c或者18d組成。在下列描述中，假定控制像素16a為白色、像素16b為淺灰色、像素16c為暗灰色并且像素16d為黑色。如果形成四組(a，b，c，d)投影通道，每個包括在其子圖像內(nèi)的相同的相應(yīng)位置處的像素16a、16b、16c或者16d，以清晰分辨方式投影像素子區(qū)或者活性區(qū)18a、18b、18c以及18d，并且包括允許投影到整體圖像偏置半個像素間距(子像素偏置)的投影光學(xué)裝置的偏心，則在表示四個子圖像的疊加的整體圖像19的分配的像素位置處獲得像素圖案11。因此，所描述的組件允許整體圖像中的像素數(shù)量是子圖像的4倍。
[0116]圖14示出了用于說明將二元黑白子圖像至整體圖像21的疊加1300的示意性圖解。如果成像系統(tǒng)具有高填充系數(shù)，整體圖像21中具有子像素偏置的疊加將導(dǎo)致灰度級的數(shù)目增加和可顯示像素數(shù)目的增加的組合。圖14中基于帶狀結(jié)構(gòu)的實例示出了這些情況。純粹二元黑白子圖像20a、20b被疊加到灰度級數(shù)目增加和像素可顯示數(shù)目增加的整體圖像21。
[0117]除增加像素數(shù)目之外，沒有圖像偏置地增加顯示的灰度階的數(shù)目也是可能的。圖15示出了用于說明將二元黑白子圖像到整體圖像23的進一步創(chuàng)新性疊加1400的示意性圖解。圖14示例性示出了純粹的二元黑白子圖像22a、22b，將二元黑白子圖像22a、22b疊加到整體圖像23已提供三種灰度級。進一步增加不同二元圖像更進一步增加可顯示灰度級的數(shù)目。用于增加灰度級數(shù)目的該方法還能夠用于非純粹二元的，但是通常用于具有較少灰度級的子圖像。該方法與用于顯示全色圖像的上述過程的結(jié)合相應(yīng)地允許增加色彩深度。
[0118]因此，參照圖14、圖15，投影顯示器可被實施為接收投影具有第一灰度/色度灰度分辨率的圖像，其中，反射成像系統(tǒng)120被實施為顯示具有小于第一灰度/色標(biāo)分辨率的第二灰度/色標(biāo)分辨率的個體圖像(即，二元黑白子圖像20a，20b ;22a，22b)。特別地，投影顯示器可被實施為在要投影的圖像的像素根據(jù)要投影的圖像的灰度/色標(biāo)值來控制子圖像，從而使得整體圖像21 ;23中的個體圖像總計為與在對應(yīng)于像素的位置處的灰度/色標(biāo)值相對應(yīng)的灰度/色標(biāo)。
[0119]因為在上面已經(jīng)根據(jù)用于不同實施方式的類似于圖2d的反射變形來描述用于圖1中投影顯示器的設(shè)備實施方式的可能細(xì)節(jié)，所以應(yīng)注意，有關(guān)于圖3至圖15所描述的一些變形明顯地還能夠用于根據(jù)圖2a至圖2c的其他一般實施方式。尤其適用于實現(xiàn)彩色整體圖像160的不同選項。為實現(xiàn)彩色整體圖像160，例如，成像系統(tǒng)120可以是具有例如根據(jù)貝爾模板(Bayer pattern)布置的不同色彩通道的像素的數(shù)字成像系統(tǒng)。尤其適用于根據(jù)圖2c的自發(fā)光成像系統(tǒng)120。還可以將白色光源110與多通道光學(xué)裝置134的通道中的不同濾色器組合，其中，濾波器不僅可位于從光源110來看的光路中成像系統(tǒng)120的后方，而且還可位于成像系統(tǒng)120的前方。有關(guān)各個投影光學(xué)裝置的映射校正的考慮事項，例如考慮相應(yīng)映射通道至投影顯示器的光學(xué)主軸的相應(yīng)軸距，相應(yīng)地應(yīng)用于根據(jù)圖2a至圖2c的實施方案，然而，其中，在根據(jù)圖2a至圖2c的實施方案中可以忽略對分束器140色散的考慮。上述考慮事項還適用于除多通道光學(xué)裝置之外還添加整體透鏡的基本選項。因此，多通道光學(xué)裝置130可包括類似于310、312、位于投影光學(xué)裝置的二維組件132下游并且與投影光學(xué)裝置134的二維組件130協(xié)作的整體透鏡，該整體透鏡被實施為將來自投影光學(xué)裝置134的準(zhǔn)直光束315重新聚焦在整體透鏡310、312的焦平面上，其中，投影光學(xué)裝置130則相對于分配子區(qū)124居中并且以準(zhǔn)直方式作用，或者在有效焦平面內(nèi)聚焦來自投影光學(xué)裝置134的發(fā)散/會聚光束，所述有效焦平面由于在一方面的投影光學(xué)裝置134與另一方面的子區(qū)124之間的偏心而產(chǎn)生并且由下游整體透鏡聚焦。
[0120]有關(guān)于場透鏡115,應(yīng)注意,場透鏡115可被實施為菲涅爾透鏡(Fresnel lens)的形式來降低安裝高度。提及的光源和可能的準(zhǔn)直光學(xué)裝置可被實施為以多通道方式來降低結(jié)構(gòu)長度，并且由此能夠執(zhí)行每個通道用R、G或者B照明以在屏幕上產(chǎn)生RGB圖像。
[0121]在根據(jù)一些實施方式對有關(guān)于設(shè)備結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的這些解釋之后，下面將再次具體地參照根據(jù)實施方式采取的措施，以補償投影表面從成像平面129的平行平面方向的偏離。在下文中，將以比上述描述更為詳細(xì)的方式來考慮這些情況。
[0122]從上述描述中變得更加清晰的是，多通道投影原理允許借助于多通道光學(xué)裝置130獲得各個通道的增加的焦點深度。因此，當(dāng)投影表面150具有距投影顯示器的橫向可變距離時，各個通道基本不沒有任何問題。更確切地，從上述描述中顯而易見的是，成像系統(tǒng)120的子區(qū)124的組件對焦點的深度進行調(diào)整。通常，投影距離取決于多通道光學(xué)裝置130的投影光學(xué)裝置的中心間距與成像平面129內(nèi)對應(yīng)子區(qū)124的中心間距的差異。如上所述，實現(xiàn)了將焦點深度調(diào)整為投影表面150的橫向可變深度，因為子區(qū)124內(nèi)的物體結(jié)構(gòu)或者個體圖像由于定義的變形而彼此不同，定義的變形依賴于物體結(jié)構(gòu)或者個體圖像到子區(qū)124的分布的中心的位置，即，依賴于它們到具有成像平面129的投影顯示器100的光軸的界面的距離。通過其到相鄰?fù)队巴ǖ赖膫€體圖像中對應(yīng)點的距離(間距距離)，精確確定的投影距離被分配給物體結(jié)構(gòu)或者個體圖像內(nèi)的各個點，其根據(jù)上述實施方式進行，從而使得投影距離與到通過多通道光學(xué)裝置130將相應(yīng)點映射到其上的投影表面150內(nèi)的點的投影距離一致。
[0123]圖16示例地示出了到相對于正常位置繞X軸示例地傾斜40°的平面上的投影。圖16在左側(cè)示出了沿著z軸(這里示例地示出了投影顯示器的光軸)到成像平面12的投影；此處，可以看出投影光學(xué)裝置134的示列性規(guī)則陣列布置成行和列。如上所述，該組件僅是示例性的。除此之外，在圖16中右側(cè)，成像平面129、多通道光學(xué)裝置130和投影表面150的組件示出為截面。在投影表面150，示例性地突出整體圖像中的兩個點，其中，一個以圓圈I標(biāo)記并且另一個以叉2標(biāo)記。在以下實施方式中，這些點的分配參數(shù)將用相應(yīng)參考標(biāo)號來標(biāo)記作為索引。在圖16中的右側(cè)截面中，示出了在截面平面或者分配給該截面平面的通道中投影平面150中的點的對應(yīng)于成像平面129中的哪個點。在左側(cè)的投影映射中，即，在俯視圖中，還示出了對于其他通道的成像平面129內(nèi)的對應(yīng)點。此處，圖16中的投影顯示器示例性地由以正方形方式布置的Ilxll投影通道組成，但是，既不以任何方式限制該組件的類型，也不以任何方式限制通道的數(shù)目。[0124]因此，根據(jù)圖16中的實例，要投影的圖像示例性地由與具有成像平面129的子區(qū)內(nèi)的不同位置的像點對應(yīng)的叉2和圓圈I組成。在圖16的示列性情況中，這些是每個投影點I或者2的11x11=121個對應(yīng)點。它們一起形成例如通過平面129內(nèi)參與點到彼此的相
互距離定義的星座。
[0125]從投影表面150的傾斜角a開始，由于投影光學(xué)裝置的開口角，產(chǎn)生最小或者最大投影距離(L1, L2),其能夠通過下式計算為這些物體點的兩個對應(yīng)間距距離(Pl，p2):

p.p
[0126]Pia = p￡ + PpL
[0127]在示出的實例中，由于適用投影表面150的方向:適用L^L2和？1>?2。從陣列中心3開始，每個均具有Ilxll個體圖像的陣列被產(chǎn)生用于兩個示例性像點，其物體內(nèi)容由于Ilxll通道上的間距距離差異而改變。在填充整個子區(qū)表面的圖像中，這與由對應(yīng)于上述成像規(guī)格的每個通道定義的子區(qū)124內(nèi)的個體圖像的變形對應(yīng)。
[0128]關(guān)于上述的平面129中的點的星座，這是指子圖像中的個點這些空間星座，均通過多通道光學(xué)裝置在整體圖像中的相應(yīng)公共點I或者2中疊加，關(guān)于取決于整體圖像中相應(yīng)公共點I或者2到多通道光學(xué)裝置130的距離的星座點之間的距離彼此不同。利用連續(xù)改變的或者不變的投影表面，這是指取決于對應(yīng)投影點在投影表面150中哪里的個體圖像124的連續(xù)局部失真，即，延伸和/或壓縮，隨著從具有平面129的投影顯示器的光軸的界面的距離增加而強度增加。如果投影表面在深度維度上具有不連續(xù)性，可能出現(xiàn)在個體圖像中對應(yīng)于不連續(xù)位置的相應(yīng)位置處的局部失真導(dǎo)致模糊性，可通過適當(dāng)措施(例如通過求平均值等)解決該模糊性。
[0129]這樣，要投影的圖像可被映射到任何形狀的屏幕表面，同時在放大的距離范圍內(nèi)保持非常好的映射質(zhì)量，而無須遭受由過大的f?數(shù)產(chǎn)生的發(fā)光度損失。這允許利用:
[0130]a)到平面屏幕表面的非常平坦的投影角
[0131]b)到彎曲屏幕表面的任何角度，或者
[0132]c)到自由形式屏幕表面的任何角度
[0133]獲得投影圖像的高對比度和明亮圖示。
[0134]不會被低估的一個優(yōu)點是避免投影光學(xué)裝置內(nèi)物體平面之間的傾斜，否則需要滿足向甫魯(Scheimpflug)原理。這可極大地簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0135]在下文中，基于圖17，將描述根據(jù)一實施方式的成像系統(tǒng)120中的上述預(yù)處理，其中，成像系統(tǒng)120是數(shù)字成像系統(tǒng)。預(yù)處理的起始點是將要以像素陣列數(shù)據(jù)1200的形式顯示的輸入圖像。像素陣列數(shù)據(jù)1200表示將例如作為在列和行中的樣值或像素1202的規(guī)則陣列顯示的圖像。樣值1202可以是色彩值、灰度級值、黑白值等。例如，在第一處理步驟1204中，像素數(shù)據(jù)1200用于形成用于多通道光學(xué)裝置130的不同通道的輸出個體圖像1206。如上述有關(guān)圖13、圖14以及圖15所述，通道分割1204能夠提供根據(jù)色彩通道對像素陣列數(shù)據(jù)1200中的信息進行分割，因此，例如，每個輸出個體圖像1206僅均對應(yīng)于像素陣列數(shù)據(jù)1200的一個色彩通道，和/或通道分割1204包括像素陣列數(shù)據(jù)1200的空間子取樣等。輸出個體圖像1206則表示用于隨后處理步驟的起始點。具體地，在步驟1208中，各個通道的輸出個體圖像布置在成像平面內(nèi)。這意味著將個體圖像1206失真并且放置在成像平面129內(nèi)，從而使得圖像1200的銳利投影通過多通道光學(xué)裝置130在投影表面150內(nèi)產(chǎn)生未失真形式。如圖17所示，步驟1208能夠被虛擬地或者實際地劃分成三個子步驟。
[0136]在第一子步驟1208a，例如，輸出個體圖像1206首先在成像平面129內(nèi)相對于彼此布置，例如，僅通過平移移位(translatory shifting),從而使得輸出個體圖像1206相對于如上所述的多通道光學(xué)裝置130的各個通道布置，利用也在上文介紹的一方面成像平面129中個體圖像1206的中心間距與另一方面多通道光學(xué)裝置130的通道距離之間的差，從而對平均投影距離L進行調(diào)整或者根據(jù)后者調(diào)節(jié)平均的單個圖像距離。在步驟1208a之后，例如，如果忽略由于例如多通道光學(xué)裝置的上述映射誤差或者由于各個通道的不同的遠(yuǎn)心引起的光學(xué)錯誤，個體圖像1206將以平均投影距離L在例如平行平面區(qū)域中被準(zhǔn)確地或者銳利地疊加。
[0137]在下列步驟1208b，將個體圖像1206在成像平面129的子區(qū)124內(nèi)預(yù)失真,其對于所有個體圖像1206例如是相同的。當(dāng)然，也可在步驟1208之前并且甚至在步驟1204之前執(zhí)行該處理。例如，在圖16的情況中，預(yù)失真1208校正由于相對于平行平面方向的傾斜導(dǎo)致個體圖像的梯形失真。在圖17中，以放大方式示出了成像平面129中個體圖像1206的預(yù)失真。通常，預(yù)失真1208b用于校正由以下事實導(dǎo)致失真:個體圖像1206通過多通道光學(xué)裝置映射到投影表面150的成像比例(imaging scale)取決于投影表面150內(nèi)相應(yīng)考慮位置到投影顯示器的距離并且在整體圖像上相應(yīng)地改變。
[0138]在預(yù)失真1208b之后，成像平面129的子區(qū)124中的個體圖像1206則在步驟1208c分別使每個通道失真。該步驟還對到偏離于平行平面方向的投影表面150的焦點深度進行調(diào)整。如果在預(yù)失真1208b之后一個人查看對個體圖像1206’的投影結(jié)果，整體圖像，即，根據(jù)數(shù)據(jù)1200的投影圖像在投影表面150內(nèi)看上去不失真，而僅在例如平均投影距離處是清晰的。在逐個通道地失真1208c后，已經(jīng)分別針對各個通道單獨地將個體圖像1206"失真，而使得其由于在投影表面150中沿著投影顯示器的光軸的不同深度而實現(xiàn)根據(jù)圖16所討論的子區(qū)124中彼此對應(yīng)的點的星座變化。因此，投影表面150的位置或者其在平均投影距離處從平行平面方向的偏離(例如圖16中的角a )在步驟1208b和步驟1208c中是有影響的參數(shù)，在預(yù)失真1208b以同樣方式用于所有通道，并且在步驟1208c分別地用于各個通道。
[0139]此外，分別用于各個通道的失真1208c也可每一個通道地實施上述提及的失真，該失真旨在校正不同通道之間存在的其他偏離，例如由于上文提及通道的不同外圍距離(即子區(qū)124至投影顯示器的不同距離)導(dǎo)致的偏離，由于可能的各個投影光學(xué)裝置誤差導(dǎo)致的偏離，以及由于投影顯示器的對不同色彩通道(諸如，紅色、綠色以及藍(lán)色)的不同子區(qū)分配以及多通道光學(xué)裝置130的各個通道的其他可能相同投影光學(xué)裝置的相關(guān)折射強度導(dǎo)致的可能偏離。
[0140]有關(guān)步驟1208a。應(yīng)注意，該步驟可考慮并且解決由于投影表面上局部改變成像比例導(dǎo)致的整體圖像的發(fā)光度可能變化明顯的環(huán)境。因此，成像系統(tǒng)可以被實施為使得通過改變星座中對應(yīng)像點的透射或者通過控制器數(shù)目，對疊加圖像內(nèi)的照明度進行調(diào)整。換言之，可以改變貢獻像點的數(shù)目或者每個星座的貢獻通道，例如，使得投影表面的較近區(qū)域比較遠(yuǎn)區(qū)域內(nèi)的投影點的數(shù)目少。優(yōu)選地，為了使得這些通道對整體圖像的影響的光學(xué)缺點最小化，可以忽略遠(yuǎn)離該軸的通道的貢獻。然而，只有星座點的發(fā)光度降低可以適用于位于較近投影平面區(qū)域中的點的星座。遠(yuǎn)離該軸的通道的發(fā)光度降低量大于接近該軸的通道的發(fā)光度降低量。換言之，成像系統(tǒng)120能夠以使得照明度均勻化的方式實施:通過點的發(fā)光度變化和/或?qū)⑾鄳?yīng)點貢獻給相應(yīng)星座的子圖像124的數(shù)目的變化，取決于相應(yīng)星座的點通過多通道光學(xué)裝置所疊加到的整體圖像中的相應(yīng)公共點到多通道光學(xué)裝置130的距離，成像平面129內(nèi)星座的點的發(fā)光度總和在整個圖像上變化。點的發(fā)光度變化和/或?qū)⑾鄳?yīng)點貢獻給相應(yīng)星座的子圖像124的數(shù)目變化可以使得遠(yuǎn)離該軸的通道的子圖像124的點對整體圖像160的貢獻較少。
[0141]應(yīng)注意，根據(jù)圖17的處理還可以被視為關(guān)于如何從預(yù)定圖像產(chǎn)生用于在子區(qū)124內(nèi)產(chǎn)生個體圖像的成像系統(tǒng)的掩模的處理。該處理還適用于上述提及的照明度水準(zhǔn)測量的考慮事項。為了防止由子圖像的可能延伸產(chǎn)生的不同程度延伸像點的疊加并由此避免混舌L特別是在將根據(jù)圖17的處理應(yīng)用到掩模生成的情況下，在步驟1208c可在各個子圖像上對每個通道的物體像點尺寸進行調(diào)整。
[0142]如從上述描述中變得更為清楚的是，上述實施方式能夠用于實現(xiàn)投影到不同的投影表面150。通常,各個自由曲面(free-form surface)能夠用作投影表面150。投影表面150還可包括不連續(xù)的位置。
[0143]此外，應(yīng)注意，投影顯示器可以被實施為使得對投影表面150進行調(diào)整，諸如，通過用戶輸入或者自動輸入，從而使得投影表面150 (投影顯示器以銳利方式將要投影1200的圖像映射其上)接近于屏幕或者墻壁(投影顯示器被定向為將圖像投影到其上)的實際形式。
[0144]一個調(diào)節(jié)選項涉及例如投影表面150到投影顯示器的平均距離L，其中，平均投影距離L影響步驟1208a。也可由投影顯示器經(jīng)由相應(yīng)的距離傳感器(未示出)來檢測該距離。此外，可以經(jīng)由迭代處理檢測平均投影距離L，因為以不同的平均投影距離投影已知測試的圖像，其中，于是對經(jīng)由投影顯示器的攝像頭(未示出)投影到實際屏幕上的有關(guān)銳度或者對比度的結(jié)果進行估測，從而，作為要使用的調(diào)整，選擇使得后者質(zhì)量測量最大化的一個。
[0145]另一調(diào)節(jié)選項是對傾角α的調(diào)節(jié)。傾角α可以由用戶輸入或者可以自動測定。自動測定可以提供通過上述攝像頭測試、檢測以及估測的不同角度調(diào)節(jié)α，從而使用在整體圖像上具有最高平衡對比度的調(diào)節(jié)。相同過程可用于環(huán)繞軸y的傾角。以不同的傾角迭代投影測試圖像可以結(jié)合改變平均投影距離進行。
[0146]另一調(diào)節(jié)選項可以是投影表面150的曲率半徑的調(diào)節(jié)，從而將投影表面150以這種方式調(diào)整為遠(yuǎn)離投影顯示器地彎曲或者在投影顯示器方向上彎曲的投影表面。此處，可以使用類似的過程，即，以不同曲率半徑投影測試圖像，并且記錄在相應(yīng)調(diào)整處具有前述可選攝像頭的攝像頭圖像，從而估測出產(chǎn)生最佳投影質(zhì)量的曲率半徑。
[0147]顯然，還可以用戶控制方式進行調(diào)節(jié)。關(guān)于上述用戶調(diào)節(jié)選項，例如，可以使用投影顯示器安裝到其中的設(shè)備的鍵區(qū)，諸如，移動電話的鍵盤或者膝上型電腦等。
[0148]因此，成像系統(tǒng)(120)可以被實施為允許彼此獨立的下列一個或者幾個用戶調(diào)節(jié)選項或者自動調(diào)節(jié)選項:
[0149]a)改變子圖像使得投影表面距多通道光學(xué)裝置的平均投影距離變化在投影表面結(jié)果的位置上具有相應(yīng)的平移移位。
[0150]b)改變子圖像使得產(chǎn)生投影表面相對于成像平面的傾斜變化；
[0151]c)改變子圖像使得產(chǎn)生投影表面相對于所述成像平面的傾斜變化，通過同時調(diào)整梯形失真校正以補償由于投影表面相對于成像平面傾斜產(chǎn)生的投影表面內(nèi)整體圖像的失真；
[0152]d)改變子圖像使得投影表面相對于成像平面的平行平面方向產(chǎn)生彎曲變化；并且
[0153]e)該變子圖像使得投影表面相對于成像平面產(chǎn)生彎曲變化，通過同時調(diào)整失真校正以補償由于投影表面相對于成像平面的所述平行平面方向的彎曲產(chǎn)生的局部映射變化而產(chǎn)生的投影表面內(nèi)整體圖像的失真。
[0154]顯然，例如，通過使用類似于上述討論的相應(yīng)確定參數(shù)，類似處理能夠用于任何投影表面幾何學(xué)。例如，以橫向移位方式可以實現(xiàn)曲率中心。例如，線性光柵可以用作測試圖像。然而，不同的測試圖像還可以用于不同的調(diào)節(jié)或者設(shè)置參數(shù)。
[0155]因此，簡言之，上述實施方式描述了一種用于圖像的前方投影在極大變化的投影距離上或者傾斜、彎曲表面、自由形態(tài)屏幕幾何形狀等問題的解決方案，從而使得能夠確保高對比度和銳利映射。
[0156]因此，上述實施方式的特征在于小的安裝空間、高聚焦深度以及高發(fā)光度。特別地，在實施方式中傾斜的光學(xué)裝置是不必要的。光源的均勻化使得從光源開始到屏幕或者在投影的圖像中可以均等地分布光分布，由此防止圖像的像差而沒有額外的光學(xué)成分。此處，均勻化還指混合發(fā)光度和色彩值的光源的輸入分布，例如角度和空間變量。此外，使用上述實施方式，高聚焦深度變得可能，甚至具有較小的f數(shù)或者非常開放的孔徑。因此，上述實施方式表示一種簡單緊湊的、能夠?qū)J利、明亮圖像投影到傾斜或者具有任何形狀的屏幕幾何形狀上的系統(tǒng)。
[0157]應(yīng)再次注意，圖17中的步驟1208c改變子區(qū)中的個體圖像，從而使得個體圖像從陣列中心開始在陣列上變化，從而在幾個離散的距離或者連續(xù)的距離范圍內(nèi)產(chǎn)生高對比度、銳利的投影。具體的投影距離被分配給子區(qū)的個體圖像內(nèi)的各個點，從而使得銳利地聚焦投影到傾斜和任意彎曲的表面上。這通過疊加到子區(qū)分布內(nèi)的屏幕上的點的定義的間距距離進行。因此，個體圖像或者子區(qū)產(chǎn)生取決于位置的失真、或者個體圖像或者子區(qū)產(chǎn)生子部分的橫向移位。
[0158]關(guān)于成像系統(tǒng)也可以是固定的靜態(tài)掩模的上述選項，應(yīng)注意，可以例如平版印刷地生產(chǎn)靜態(tài)掩模。此外，應(yīng)注意，投影顯示器的光軸主要被假定為在成像平面129上垂直固定，但是情況并不一定必須如此。更確切地，例如，可以一起使用根據(jù)圖1的幾個投影顯示器，以再次形成更大型的投影顯示器系統(tǒng)。投影顯示器能夠?qū)⑵涓鱾€整體圖像(例如，附接到彼此)、或許沒有重疊地投影到共同延伸的投影表面，從而在組合時產(chǎn)生甚至更大的整體圖像。在這種情況下，投影顯示器的光軸可例如會聚。
[0159]在上述實施方式中，不同的投影距離被編碼成投影表面150中的個體圖像。根據(jù)隨后討論的可替代實施方式，還可以經(jīng)由諸如用于實現(xiàn)離散投影距離等透鏡或者多通道光學(xué)裝置的投影光學(xué)裝置進行該編碼。根據(jù)該實施方式，每個通道優(yōu)選不投影整個圖像信息，其是指整體較低的透射或者亮度，而是只對應(yīng)于到屏幕或者投影表面150的對應(yīng)距離。因此，這是陣列投影儀或者通道的交錯，其中，每個子陣列被分配給一定距離。此處，如果光學(xué)裝置相對于成像系統(tǒng)位于平行平面內(nèi)，聚焦光學(xué)裝置也可以被調(diào)整點，諸如，經(jīng)由對陣列上各個投影光學(xué)裝置的焦距調(diào)整。
[0160]根據(jù)前一段落討論的實施方式，圖1中的投影顯示器被實施為偏離以上的實施方式，例如以下列方式，然而，其中應(yīng)注意，除上述偏離之外，有關(guān)以上實施方式的上述所所有變形選項也適用于以下實施方式。因此，根據(jù)下面所描述的可替代實施方式，投影顯示器還包括被實施為在成像系統(tǒng)120的成像平面129的子區(qū)124的分布內(nèi)、以及被配置為映射每個通道的成像系統(tǒng)120的一個分配子區(qū)的多通道光學(xué)裝置130上產(chǎn)生個體圖像，從而使得將個體圖像的映射疊加到投影表面內(nèi)的整體圖像。然而，星座并不需要取決于上述表面150內(nèi)分配投影像點的投影距離。投影表面150可以是非平面的自由曲面或者相對于成像平面傾斜，但是作為對獲得理想投影銳度的補償，成像系統(tǒng)110和多通道光學(xué)裝置130被實施為根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點到多通道光學(xué)裝置130的距離而使得各個通道對整體圖像的貢獻實施在整體圖像上局部地變化。例如，成像系統(tǒng)110和多通道光學(xué)裝置130能夠被實施為根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點到多通道光學(xué)裝置130的距離而使得多個疊加通道在整體圖像上局部地變化。
[0161]特別地，成像系統(tǒng)110和多通道光學(xué)裝置130可以包括用于不同投影表面距離的不相連組的通道。將基于圖18對此進行討論，圖18類似于圖16，但是清晰地示出了相對于上述實施方式的差異。根據(jù)該替代實施方式，并非所有的Ilxll通道，即，具有分配投影光學(xué)裝置的子區(qū)124負(fù)責(zé)整體圖像。更確切地，此處，第一組通道，例如，底部6x11通道被實施為將到整體圖像的疊加限制在整體圖像的第一部分，第一部分處于到多通道光學(xué)裝置130的距離的第一間隔I2處。此處，5x11通道的上半部，與第一組通道不相連的第二組通道被實施為將到整體圖像的疊加限制在整體圖像的第二部分，第二部分處于到多通道光學(xué)裝置130的距離，包括大于第一間隔I2的所有距離的距離第二間隔I1處。此處，間隔I1和I2示例性地不重疊，但情況并不一定如此。例如，在僅具有兩個不同距離范圍，即，！^和匕的不連續(xù)自由曲面的情況下，間隔甚至不必接觸并且可以降低至各個距離。因此，此處，子區(qū)124內(nèi)的個體圖像覆蓋個別的 、但是不長于整體圖像的所有部分。頂部子區(qū)內(nèi)的個體圖像包括示列性突出點I和2中的僅點I的對應(yīng)點，因為其位于間隔I1內(nèi)；并且底部子區(qū)內(nèi)的個體圖像包括示列性突出點I和2中的僅點2的對應(yīng)點，因為其位于間隔I2內(nèi)。
[0162]為了將各個通道聚焦在其相應(yīng)距離間隔內(nèi)，通道被配置為使得通過多通道光學(xué)裝置130的第一(底部)組通道被疊加在整體圖像160中相應(yīng)部分I2的相應(yīng)公共點2的個體圖像中的點的星座主要由具有從布置第一組通道的孔徑中心的投影的位置(即，在圖18中，底部6x11圓圈的中心)的星座的延伸的第一比率的中心延伸產(chǎn)生，而通過多通道光學(xué)裝置
(130)的第二組通道疊加在整體圖像中第二部分I1的相應(yīng)公共點I的個體圖像中點的星座主要由具有從布置第二組通道的孔徑中心的投影的位置(即，在圖18中，底部6x11圓圈的中心)的星座延伸的第二比率的中心延伸產(chǎn)生,從而延伸的第一比率高于延伸的第二比率。這意味著，與底部通道的通道投影光學(xué)裝置中心的星座相比較，對應(yīng)于點2的點的星座進一步延伸至大于對應(yīng)于點I的點相對于頂部通道的通道投影光學(xué)裝置中心的星座的星座。這可能以不同的方式發(fā)生:通過調(diào)整個體圖像或者子區(qū)124和/或通過提供與底部通道的通道投影光學(xué)裝置中心的間距相比頂部通道的通道投影光學(xué)裝置中心的不同間距。
[0163]多通道光學(xué)裝置130可以被實施為使得第一組通道聚焦在距多通道光學(xué)裝置130比距第二組通道短的距離處。這樣，覆蓋聚焦深度區(qū)域、甚至超過各個通道的聚焦的光學(xué)深度變得可能。
[0164]現(xiàn)在，上述實施方式可以與根據(jù)圖18的變形結(jié)合，從而每組通道在距離的延伸區(qū)域的相應(yīng)分配間隔內(nèi)再次銳利。換言之，與物體上投影距離的編碼結(jié)合能夠用于進一步增加圖像質(zhì)量。如果例如由于較大的焦距或者f數(shù)太小以至于不能覆蓋整個距離范圍(即聚焦每個通道變得必要)導(dǎo)致各個通道的聚焦深度不足夠時，這會對例如極端的屏幕幾何形狀是有利的。因此，成像系統(tǒng)120能夠被實施為根據(jù)整體圖像中相應(yīng)公共點I或者2到多通道光學(xué)裝置130的距離，而使得通過多通道光學(xué)裝置130的第一組通道疊加在整體圖像160中相應(yīng)公共點I的個體圖像中的點的星座不同，或者使得通過多通道光學(xué)裝置130的第二組通道分別疊加在整體圖像160中的相應(yīng)公共點I的個體圖像中的點的星座不同。
[0165]此處，應(yīng)進一步注意，物體124上投影表面的編碼并不一定以連續(xù)性方式進行，而也可以離散地實現(xiàn)。因此，還可以在離散步驟改變星座，從而極大地簡化特別是用于相應(yīng)投影對象的系統(tǒng)。例如，鍵盤的圖像被視為被投影的內(nèi)容，更確切地，正好平角的靜態(tài)鍵盤投影。此處，對于各行字母，諸如，F(xiàn)行鍵，從'到=的行，從A到’的行，從Z到M的行等，或者計算用于每個鍵的投影距離，因此，僅傳入星座的離散距離。同樣適用于投影的線性圖案或者一般適用于可以使離散的(即非連續(xù)的)對象。
[0166]通常，關(guān)于上述描述，應(yīng)注意，通常，與投影距離相比較，投影延伸不重要。這意味著可計算只有關(guān)于真理中心的屏幕距離。然而，在極端情況下，到每個通道屏幕的距離可能發(fā)生變化，這又可以每個通道地校正該距離變化。
[0167]用于上述實施方式的可能應(yīng)用屬于個人通信、娛樂電子和家庭數(shù)字可視化領(lǐng)域以及移動領(lǐng)域。另一應(yīng)用領(lǐng)域是平視顯示器形式、用于顏色狀態(tài)信息、導(dǎo)航、作為駕駛員輔助系統(tǒng)或者用于娛樂乘客的環(huán)境信息的投影顯示器的機動車和航行器領(lǐng)域。度量衡和醫(yī)療技術(shù)中的應(yīng)用以及工業(yè)和生產(chǎn)工廠的顯示應(yīng)用也是可能的。使用上述投影顯示器作為諸如用于機動車的照明單元、前車頭等、有效的照明也是可能的。
[0168]其他應(yīng)用領(lǐng)域是在傾斜和任意彎曲表面上實現(xiàn)投影和照明系統(tǒng)，以用于機器視覺、機動車、建筑物、家庭信息娛樂(例如，家庭通信領(lǐng)域-炊具投影)、以及眼科和常見醫(yī)療應(yīng)用的照明(例如，照明彎曲視網(wǎng)膜)。
[0169]盡管在上下文中中已經(jīng)描述裝置的某些方面，然而，顯而易見，這些方面也表示對相應(yīng)方法的描述，因此，裝置的一個塊或者一器件還能可以視為相應(yīng)的方法步驟或者方法步驟的一特性。同樣，在一上下文中或者作為方法步驟描述的某些方面也表示對相應(yīng)裝置的相應(yīng)塊、或者細(xì)節(jié)、或者特性的描述。某些或者所有方法步驟可以由硬件裝置執(zhí)行(或者使用硬件裝置)，諸如，微處理器、可編程的計算機或者電子電路。在一些實施方式中，某些或者幾個最重要的方法步驟可以由該裝置執(zhí)行。
[0170]根據(jù)具體的實施需求，可以硬件或者軟件實施本發(fā)明的實施方式。通過使用數(shù)字存儲介質(zhì)可以實施，例如，軟盤、DVD、藍(lán)光光盤、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或者閃存存儲器、硬盤或者任何其他的磁性或者光學(xué)存儲器，電子可讀控制信號儲存在磁性或者光學(xué)存儲器上，并且能夠與可編程計算機系統(tǒng)合作或者協(xié)作，從而執(zhí)行相應(yīng)方法。因此，數(shù)字存儲介質(zhì)可以是計算機可讀介質(zhì)。
[0171]因此，根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式包括數(shù)據(jù)載體，數(shù)據(jù)載體包括能夠與可編程的計算機系統(tǒng)協(xié)作以執(zhí)行本發(fā)明中所描述方法中的一種的電子可讀控制信號。
[0172]通常，根據(jù)本發(fā)明的實施方式能夠被實施為具有程序代碼的計算機程序產(chǎn)品，其中，在計算機上運行計算機程序產(chǎn)品時，程序代碼有效地執(zhí)行所述方法中的一種。
[0173]例如，該程序代碼能夠儲存在機器可讀載體上。
[0174]其他實施方式包括用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種的計算機程序，其中，計算機程序儲存在機器可讀載體上。
[0175]換言之，本發(fā)明方法的一實施方式是計算機程序，計算機程序包括在計算機上運行計算機程序時用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種的程序代碼。
[0176]因此，本發(fā)明方法的進一步實施方式是數(shù)據(jù)載體(或者數(shù)字存儲介質(zhì)或者計算機可讀介質(zhì))，用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種的計算機程序記錄在數(shù)據(jù)載體上。
[0177]因此，本發(fā)明方法的進一步實施方式是表示用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種的計算機程序的數(shù)據(jù)流或者序列信號。數(shù)據(jù)流或者序列信號能夠被配置為使得經(jīng)由數(shù)據(jù)通信連接被傳輸，例如，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)。
[0178]進一步實施方式包括處理裝置，例如，被配置為或者被適配成執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種的計算機或者可編程的邏輯設(shè)備。
[0179]進一步的實施方式包括用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種的計算機程序安裝到其上的計算機。
[0180]根據(jù)本發(fā)明的進一步實施方式包括被實施為將用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的至少一種的計算機程序傳輸給接收器的裝置或者系統(tǒng)。例如，可以電子或者光學(xué)方式進行傳輸。例如，接收器可以是計算機、移動設(shè)備、存儲設(shè)備或者類似裝置。例如，該裝置或者系統(tǒng)能夠包括用于將計算機程序傳輸給接收器的文件服務(wù)器。
[0181 ] 在一些實施方式中，可編程邏輯設(shè)備(例如，場可編程門陣列，F(xiàn)PGA)能夠用于執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一些或者所有功能。在一些實施方式中，場可編程門陣列能夠與微處理器協(xié)作或者執(zhí)行本發(fā)明中所描述的方法中的一種。通常，在一些實施方式中，通過任何硬件裝置執(zhí)行上述方法。硬件裝置可以是諸如計算機處理器(CPU)或者該方法規(guī)定的硬件等常見使用的硬件，諸如，ASIC。
[0182] 上述實施方式僅示出了本發(fā)明的原理圖解。顯然，本發(fā)明中所描述的布置和細(xì)節(jié)的改造和變形對本領(lǐng)域中其他的技術(shù)人員顯而易見。因此，本發(fā)明僅受下列權(quán)利要求的范圍限制，并且不受具體示出的細(xì)節(jié)以及對實施方式的描述和討論限制。
【權(quán)利要求】
1.一種投影顯示器(100)，包括: 成像系統(tǒng)(120)，被實施為在所述成像系統(tǒng)(120)的成像平面(129)的子區(qū)(124)的分布中產(chǎn)生個體圖像；以及 多通道光學(xué)裝置(130)，被配置為每一個通道映射每個所述成像系統(tǒng)(120)的一個分配的子區(qū)，使得所述個體圖像的所述映射被疊加到投影表面中的整體圖像； 其中，所述成像表面是非平面的自由曲面或者相對于所述成像平面傾斜，并且所述成像系統(tǒng)(100 )被實施為使得各自通過所述多通道光學(xué)裝置(130 )在所述整體圖像(160 )的相應(yīng)公共點中疊加的所述個體圖像中的點的星座根據(jù)所述整體圖像的相應(yīng)公共點距所述多通道光學(xué)裝置(130)的 距離而不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影顯示器，其中，所述多通道光學(xué)裝置包括在基本垂直于所述成像平面的投影光學(xué)裝置平面中的投影光學(xué)裝置的二維組件，其中，所述投影光學(xué)裝置組件被配置為沿著所述投影表面的方向上的相應(yīng)光軸映射各個所述成像系統(tǒng)的一個分配的個體圖像，使得所述個體圖像的所述映射被疊加至所述投影表面中的所述整體圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影顯示器，其中，所述投影光學(xué)裝置(134)包括相對于所述分配的子區(qū)(124)的偏心(135)，其中，所述投影光學(xué)裝置(134)的中心間距(pa)小于所述分配的子區(qū)(124)的中心間距(p_)，使得在所述投影表面中疊加的所述整體圖像(162)是實像。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影系統(tǒng)，其中，所述投影光學(xué)裝置(134)包括相對于所述分配的子區(qū)(124)的偏心(137)，其中，所述投影光學(xué)裝置(134)的所述中心間距(pa)大于或者等于所述分配的子區(qū)(124)的所述中心間距(Ptw),使得在所述投影表面中疊加的所述整體圖像(202)是虛像。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影顯示器，其中，所述投影光學(xué)裝置(134)相對于所述分配的子區(qū)(124)位于中央并且具有準(zhǔn)直效果。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的投影顯示器，其中，所述投影光學(xué)裝置組件(130)進一步包括整體透鏡(310，312)，所述整體透鏡(310，312)相對于投影光學(xué)裝置的所述二維組件(132 )處于下游并且與投影光學(xué)裝置(134)的所述二維組件(132 )協(xié)作，所述投影光學(xué)裝置組件(130)被實施為在所述整體透鏡(310，312)的焦平面中重新聚焦來自所述投影光學(xué)裝置(134)的準(zhǔn)直光束(315)，其中，所述投影光學(xué)裝置(134)相對于所述分配的子區(qū)(124)位于中央并且具有準(zhǔn)直效果，或者所述投影光學(xué)裝置組件(130)被實施為通過在一方面的所述投影光學(xué)裝置(134)與另一方面的所述子區(qū)(124)之間的偏心并且由下游的所述整體透鏡聚焦而在有效焦平面中聚焦來自所述投影光學(xué)裝置(134)的發(fā)散/會聚光束。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的投影顯示器，其中，所述整體透鏡(310，312)被實施為具有可變焦距的光學(xué)裝置，使得能夠調(diào)整平均投影距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影顯示器，其中，具有可變焦距的所述光學(xué)裝置是縮放物鏡或者液態(tài)透鏡。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影顯示器，其中，每個投影光學(xué)裝置(414)包括相對于相應(yīng)投影光學(xué)裝置的孔徑偏心的透鏡頂(415)，其中，所述透鏡頂(415)的中心間距大于或小于所述分配的子區(qū)(124)的中心間距，使得所述透鏡實現(xiàn)相應(yīng)子區(qū)的個體圖像的投影沿光軸發(fā)散或會聚延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項所述的投影顯示器，其中，所述子區(qū)與相應(yīng)投影光學(xué)裝置之間的距離基本上對應(yīng)于相應(yīng)投影光學(xué)裝置的焦距。
11.根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項所述的投影顯示器，其中，所述子區(qū)與相應(yīng)投影光學(xué)裝置之間的距離基本上對應(yīng)于相應(yīng)投影光學(xué)裝置的焦距，但是使得遠(yuǎn)離所述軸的投影透鏡具有更大的焦距以用于校正由于這些通道的更大圖像距離導(dǎo)致的散焦。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)進一步實施為使得所述星座還根據(jù)從所述多通道光學(xué)裝置(130)來看相應(yīng)的公共點所在的立體角區(qū)域而不同，從而補償所述多通道光學(xué)裝置(130 )的映射誤差。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)進一步被實施為使得所述星座還根據(jù)從所述多通道光學(xué)裝置來看相應(yīng)公共點所在的立體角區(qū)域而不同，從而能夠?qū)γ總€通道單獨地補償所述多通道光學(xué)裝置(130)的映射誤差。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)被實施為使得根據(jù)所述整體圖像中相應(yīng)公共點與所述多通道光學(xué)裝置(130)之間的距離的所述星座之間的差異主要反映在所述星座之間的中心延伸上，從而個體圖像中的點的第一星座相對于第二星座在橫向上更長地延伸，所述個體圖像中的點的第一星座各自通過多通道光學(xué)裝置在所述整體圖像中的相應(yīng)公共點中疊加，所述整體圖像中的所述相應(yīng)公共點到所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離比所述個體圖像中第二星座的點被所述多通道光學(xué)裝置組件疊加的整體圖像中的相應(yīng)公共點的距離短。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)(120)被實施為，為了使所述整體圖像的照明度均勻化，改變根據(jù)相應(yīng)星座的點通過所述多通道光學(xué)裝置疊加到的所述整體圖像中的相應(yīng)公共點與所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離的所述成像平面(129)內(nèi)所述星`座的點的發(fā)光度的總和，即，進行所述點的發(fā)光度改變和/或?qū)⑾鄳?yīng)點貢獻給所述相應(yīng)星座的子區(qū)(124)的數(shù)目的改變。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)(120)被實施為所述點的發(fā)光度改變和/或?qū)⑾鄳?yīng)點貢獻給所述相應(yīng)星座的子區(qū)(124)的數(shù)目的改變是使得遠(yuǎn)離所述軸的通道的子區(qū)(124)的點對所述整體圖像(160)貢獻較小。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)被實施為從表示所述整體圖像的像素陣列數(shù)據(jù)產(chǎn)生所述個體圖像，即，通過使所述像素陣列數(shù)據(jù)預(yù)失真，從而由于使所述投影表面相對于所述成像平面傾斜而校正所述投影表面內(nèi)所述整體圖像的失真。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的投影顯示器，其中，所述圖像系統(tǒng)是反射成像系統(tǒng)或者具有背面照明或反射背景的透射成像系統(tǒng)或者發(fā)射成像系統(tǒng)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)是被實施為通過透射比的橫向改變來顯示所述個體圖像的透射成像系統(tǒng)，其中，所述投影顯示器包括光源和場透鏡或場透鏡陣列，并且所述場透鏡被布置在距所述個體圖像的實現(xiàn)所述多通道光學(xué)裝置的科勒照明的距離上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的投影顯示器，還包括用于取消遠(yuǎn)心照明的另一場透鏡。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的投影顯示器，其中，以諸如精密構(gòu)造的掩模形式無源地實施所述成像系統(tǒng)的至少一部分。
22.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)和所述多通道光學(xué)裝置被實施為使得來自不同子區(qū)的同一個體圖像以像素級精確方式在所述投影表面中疊加。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的投影顯示器，被實施為接收將被投影的具有第一灰度/色標(biāo)分辨率的圖像，其中，所述成像系統(tǒng)被實施為顯示具有小于所述第一灰度/色標(biāo)分辨率的第二灰度/色標(biāo)分辨率的所述個體圖像，其中，所述投影顯示器被實施為根據(jù)將被投影的圖像的灰度/色標(biāo)值來控制將被投影的圖像的像點處的子區(qū)，使得在對應(yīng)于所述像點的位置處，所述整體圖像(21，23)中的所述個體圖像共計為對應(yīng)于所述灰度/色標(biāo)值的灰度/色標(biāo)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)(120)和所述投影光學(xué)裝置組件被實施為使得所述個體圖像的所述映射在具有子像素偏移的所述投影表面中疊加，從而在所述成像平面(150)中疊加的所述整體圖像(19)具有高于所述個體圖像的分辨率。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至24中任一項所述的投影顯示器，其中，所述成像系統(tǒng)(120)允許彼此獨立的一個或者多個下列用戶調(diào)節(jié)選項: a)改變所述子圖像使得利用所述投影表面的位置的相應(yīng)平移移位使所述投影表面距所述多通道光學(xué)裝置之間的平均投影距離產(chǎn)生變化； b)改變所述子圖像使得所述投影表面相對于所述成像平面的傾斜產(chǎn)生變化； c)通過同時使梯形失真校正適用于補償由于所述投影表面相對于所述成像平面的傾斜產(chǎn)生的所述投影表面中所 述整體圖像的失真，改變所述子圖像使得所述投影表面相對于所述成像平面的傾斜產(chǎn)生變化； d)改變所述子圖像使得所述投影表面相對所述成像平面的平行平面方向的彎曲產(chǎn)生變化；并且 e )通過同時使失真校正適用于補償由于所述投影表面相對所述成像平面的所述平行平面方向的彎曲導(dǎo)致的局部映射變化而產(chǎn)生的所述投影表面中的所述整體圖像的失真，改變所述子圖像使得所述投影表面相對于所述成像平面的彎曲產(chǎn)生變化。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至25中任一項所述的投影顯示器，進一步包括攝像機和調(diào)節(jié)器，其中，所述調(diào)節(jié)器被實施為以迭代過程并且通過控制所述成像系統(tǒng)來調(diào)整所述多通道光學(xué)裝置將所述個體圖像疊加到所述整體圖像的所述投影表面，從而所述投影表面顯示測試圖像，使得所述投影表面近似于實際的投影表面。
27.一種用于顯示整體圖像的方法，所述方法包括: 在成像平面(129)的子區(qū)(124)的分布中產(chǎn)生個體圖像；并且 通過每個多通道光學(xué)裝置(130)的一個通道來映射每個所述成像平面(129)的一個分配的子區(qū)，使得所述個體圖像的所述映射被疊加到投影表面中的整體圖像； 其中，所述投影表面是非平面的自由曲面或者相對于所述成像平面傾斜，并且產(chǎn)生所述個體圖像使得通過所述多通道光學(xué)裝置(130)每個都在所述整體圖像(160)中的相應(yīng)公共點中疊加的所述個體圖像中的點的星座根據(jù)所述整體圖像中的相應(yīng)公共點距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離而不同。
28.一種投影顯示器(100)，包括:成像系統(tǒng)(120)，被實施為在所述成像系統(tǒng)(120)的成像平面(129)的子區(qū)(124)的分布中產(chǎn)生個體圖像；以及 多通道光學(xué)裝置(130)，被配置為映射每一個通道映射每個所述成像系統(tǒng)(120)的一個分配的子區(qū)，使得所述個體圖像的所述映射被疊加到投影表面中的整體圖像； 其中，所述投影表面是非平面的自由曲面或者相對于所述成像平面傾斜，并且所述成像系統(tǒng)(110)和所述多通道光學(xué)裝置(130)被實施為使得每個通道對所述整體圖像的貢獻的表現(xiàn)根據(jù)所述整體圖像中的相應(yīng)公共點距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離而在所述整體圖像上局部地變化。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的投影顯示器(100)，其中，所述成像系統(tǒng)(110)和所述多通道光學(xué)裝置(130)被實施為使得多個疊加通道根據(jù)所述整體圖像中的相應(yīng)公共點距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離而在所述整體圖像上局部地變化。
30.根據(jù)權(quán)利要求28或者29所述的投影顯示器(100)，其中，所述成像系統(tǒng)(110)和所述多通道光學(xué)裝置(130)被實施為使得第一組通道被實施為將對整體圖像的所述疊加限制在位于距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離的第一間隔內(nèi)的所述整體圖像的第一部分，并且與所述第一組通道不相連的第二組通道被實施為將對所述整體圖像的所述疊加限制在位于距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離的第二間隔內(nèi)的所述整體圖像的第二部分，包括大于所述第一間隔的所有距離的距離，并且通過多通道光學(xué)裝置(130)的所述第一組通道分別疊加在所述整體圖像(160)中所述第一部分的相應(yīng)公共點的個體圖像中的點的星座基本由具有從布置所述第一組通道的孔徑中心的投影的位置的星座的延伸的第一比率的中心延伸產(chǎn)生，并且通過多通道光學(xué)裝置(130)的所述第二組通道分別疊加在所述整體圖像(160)中所述第二部分的相應(yīng)公共點的個體圖像中的點的星座基本由具有從布置所述第二組通道的孔徑中心的投影的位置的星座的延伸的第二比率的中心延伸產(chǎn)生，并且其中，延伸的所述第一比率大于延伸的所述第二比率。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述 的投影顯示器(100)，其中，所述多通道光學(xué)裝置(130)被實施為使得所述第一組的通道比所述第二組的通道聚焦在距所述多通道光學(xué)裝置(130)的更短的距離。
32.根據(jù)權(quán)利要求30或者31所述的投影顯示器(100)，其中，所述成像系統(tǒng)(120)被實施為使得每個都通過所述多通道光學(xué)裝置(130)的所述第一組的通道被疊加在所述整體圖像(160)的相應(yīng)公共點中的所述個體圖像中的點的星座、或者每個都通過所述多通道光學(xué)裝置(130)的所述第二組的通道被疊加在所述整體圖像(160)的相應(yīng)公共點中的所述個體圖像中的點的星座根據(jù)所述整體圖像中的所述相應(yīng)公共點距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離而不同。
33.一種用于顯示整體圖像的方法，所述方法包括: 在成像平面(129)的子區(qū)(124)的分布中產(chǎn)生個體圖像；并且 通過每個多通道光學(xué)裝置(130)的一個通道來映射每個所述成像平面(129)的一個分配的子區(qū)，使得所述個體圖像的所述映射被疊加到投影表面中的整體圖像， 其中，所述投影表面是非平面的自由曲面或者相對于所述成像平面傾斜，并且進行產(chǎn)生和映射使得每個通道對所述整體圖像的貢獻的表現(xiàn)根據(jù)所述整體圖像中所述相應(yīng)公共點距所述多通道光學(xué)裝置(130)的距離而在所述整體圖像上局部地變化。
34.一種計算機程序，包括用于在計算機上運行所述程序時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求27或者33所述的方法 的程序代碼。
【文檔編號】G03B21/00GK103688219SQ201280035689
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】馬塞爾·西勒, 彼得·施雷貝爾 申請人:弗蘭霍菲爾運輸應(yīng)用研究公司