DE10160171A1 - Projektionsvorrichtung und Verfahren zum Projizierenvon Bildern - Google Patents

Abstract

Die Projektionsvorrichtung nach der Erfindung umfasst Projektionsmittel, beispielsweise einen Diaprojektor oder einen Video-Beamer zur Erzeugung eines Bildes auf einer Fläche, wobei Bewegungsmittel zum Verfahren desselben vorgesehen sind. Dadurch, dass der Video-Beamer nicht geschwenkt, sondern gefahren wird, lassen sich Verzerrungen des Bildes auf der Fläche beim Schwenken vermeiden. Die Proportionen des Bildes bleiben unverändert und dessen Helligkeit ändert sich nicht. Das von dem Projektor erzeugte Bild bleibt scharf und hell.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Projektionsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des ersten Anspruchs, sowie ein Verfahren zum Projizieren von Bildern, Filmen, Animationen und dergleichen.
• Unter Projektion wird die Ausnutzung von Lichtquellen zur Erzeugung reeller, z. B. auf einem Bildschirm oder einer Leinwand auffangbarer Bilder von durchsichtigen oder undurchsichtigen, bewegten oder ruhenden Gegenständen verstanden. Beispiele für solche Geräte sind Dia- und Filmvorführgeräte, Tageslichtprojektoren, auch für undurchsichtige Vorlagen, durchsichtige LCD-Bildschirme zur Verwendung auf Overhead-Projektoren, Overhead-Projektoren und Video-Beamer, die ein TV- oder Videobild projizieren. Sämtliche vorgenannte Geräte befinden sich während ihres Einsatzes in Ruhe, das heißt sie erzeugen ein stehendes oder bewegtes Bild ohne dass sich das projizierte Bild selber über die Projektionswand bewegt. Eine Ausnahme bilden die in der Werbung, insbesondere im Eingangsbereich von Geschäften, beliebten schwenkbaren Projektoren, die einem Diaprojektor ähnlich arbeiten. Diese meinst schwenkenden oder rotierenden Projektoren projizieren beispielsweise eine Werbebotschaft vor Geschäften auf den Boden oder Wände. Zur Erzielung einer größeren Kundenaufmerksamkeit schwenken oder drehen derartige Geräte um eine ihrer Achsen und erzeugen dabei beispielsweise auf dem Fußboden vor dem Eingangsbereich ein bewegtes Bild, derart, dass das projizierte Objekt über den Boden zu wandern scheint. Die derart erzeugten Bilder, nachfolgend wandernde Bilder genannt, sind auf dem meist schmutzigen Untergrund schlecht sichtbar, durch andere Passanten versteckt oder verschattet, vom Umgebungslicht überleuchtet und je nach Schwenkwinkel perspektivisch stark verzerrt, wobei auch die von dem wandernden Bild ausgehende Helligkeit mit zunehmender Entfernung vom Projektor nachlässt. Außerdem entsprechen die mit derartigen einfachen Geräten erzeugten Bildeffekte nicht mehr den heutigen Ansprüchen, da die Konsumenten aus Fernsehen und Computer aufwendigere Effekte, z. B. Animationen oder aktuelle Angebote und dergleichen gewohnt sind.
• Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die die zuvor genannten Nachteile vermeidet.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Projektionsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch. Vorteilhafte Ausgestaltung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Die Projektionsvorrichtung nach der Erfindung umfasst Projektionsmittel, beispielsweise einen Diaprojektor oder einen Video-Beamer zur Erzeugung eines Bildes auf einer Fläche, wobei Bewegungsmittel zum Verfahren desselben vorgesehen sind. Bewegungsmittel sind beispielsweise ein auf Schienen geführter Schlitten, ein Seilzug, hydraulische oder pneumatische Teleskoparme oder ein Wagen. Dadurch, dass der Video-Beamer nicht geschwenkt, sondern gefahren wird, lassen sich Verzerrungen des Bildes auf der Fläche beim Schwenken vermeiden. Die Proportionen des Bildes bleiben unverändert und dessen Helligkeit ändert sich nicht. Das von dem Projektor erzeugte Bild bleibt schart und hell. Die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Projektionsvorrichtung gegenüber beispielsweise einem ruhenden oder schwenkendem Video-Beamer wird anhand des folgenden Beispiels deutlich: Auf einer 12 Meter langen und 6 Meter hohen Fassade eines Autohauses soll das Bild eines Wagens im Maßstab 1 : 1 derart projiziert werden, dass der Wagen gleichsam auf der Strecke von 12 Metern auf und ab fährt und an den Enden der Strecke wendet. Diese Aufgabe ist mit bekannten Projektionsverfahren nicht zufriedenstellend zu lösen. Ein schwenkbarer, in einiger Entfernung (z. B. 12 m) zur Fassade aufgestellter Video- Beamer könnte rechnergestützt die Bildverzerrungen an den beiden äußeren Enden der 12 Meter Strecke ausgleichen und einen einigermaßen unverzerrten Wagen nach links und rechts fahrend darstellen. Jedoch lässt die Leuchtkraft und die Auflösung des Videobeamers mit zunehmendem Schwenkwinkel nach, so dass kein optimales Bild erzeugt wird. Auch ist zu berücksichtigen, dass der Beamer in vergleichsweise großer Entfernung zur Fassade aufgestellt sein muss, wofür nicht immer ausreichend Platz vorhanden ist. Außerdem verschaffen Betrachter das projizierte Bild, wenn sie zwischen Beamer und Wand stehen.
• Auch wäre es denkbar, auf die vorgenannte Wand ein Videobild mit der Kantenlänge von 12 × 9 Metern zu projizieren, wobei die oberen 3 Meter nicht dargestellt werden, da sie oberhalb der Wand projiziert werden. Der vom Video- Beamer wiedergegebene Film zeigt dann ein auf- und abfahrendes Auto vor schwarzem, das heißt unsichtbarem, Hintergrund. Nachteilig ist dabei, dass nur ein sehr kleiner entsprechend lichtschwacher Bildbereich des Beamers zur Bilderzeugung, also zur Darstellung des Autos, genutzt wird. In dem Beispiel werden nämlich von der 12 × 9 Meter großen Fläche nur ca. 4 × 2 Meter benötigt, das heißt es werden nur rund 13% der Leuchtkraft und der Auflösung des Beamers genutzt. Dementsprechend grob und lichtschwach ist das projizierte Objekt.
• Der verfahrbare Projektor nach der Erfindung ermöglicht dagegen die optimale Ausnutzung des Projektors. Auf der Fassade wird nur das benötigte 2 × 4 Meter große Bild lichtstark und verzerrungsfrei in guter Auflösung dargestellt. Dadurch verringert sich der benötigte Abstand zwischen Projektor und Fläche, was auch zur Folge hat, dass das Bild von hinten, das heißt nicht aus Richtung des Betrachters auf die beispielsweise aus einer aufgespannten Folie bestehende Leinwand trifft, weshalb eine Verschaltung durch den Betrachter des Bildes vermieden wird.
• Wegen der Verfahrbarkeit des Projektors ist der Länge der Projektionsfläche keine Grenze gesetzt.
• Eine besonders hohe Qualität der Abbildung auf der Fläche ergibt sich dann, wenn die optische Achse des Projektionsstrahls während des Verfahrens in einem gleichbleibenden Winkel zur Fläche steht. Es soll also beispielsweise vermieden werden, dass die Projektionsvorrichtung in Bezug auf die Ebene der Fläche nicht gedreht wird und dadurch Verzerrungen des projizierten Bildes entstehen.
• Wenn die Projektionsmittel in einem gleichbleibenden Abstand zur Fläche geführt werden, verändert sich weder die Helligkeit, noch die Auflösung (beispielsweise Pixel pro Längeneinheit auf der Fläche).
• Das Führen der Projektionsmittel in einer parallel zur Fläche verlaufenden Ebene ermöglicht eine verzerrungsfreie Projektion bei gleichbleibender Helligkeit und Auflösung.
• Wenn der Winkel zwischen optischer Achse des Projektionsstrahls immer mindestens 70 Grad, vorzugsweise 80 Grad, beträgt, sind die Verzerrungen und über die Fläche des projizierten Bildes sich verändernden Bildauflösungen kaum wahrnehmbar.
• Die transparente Fläche, auf die das Bild projiziert wird ermöglicht es dem Betrachter, das Bild auf einer von der Rückseite angestrahlten Fläche, beispielsweise einer aus Folie gebildeten Leinwand zu betrachten. Das Bild erhält dadurch eine besonders starke Leuchtkraft und der Betrachter kann nicht in den Projektionsstrahl treten um das Bild zu verschaffen. Daher kann er dem Bild besonders nahe treten.
• Eine kompaktere Bauform der Projektionsvorrichtung, bei der der Abstand zwischen Projektor und Fläche weiter verringert werden kann, wird dadurch erreicht, dass der optische Weg des Projektionsstrahls durch Spiegel verlängert wird. Der Strahl kann beispielsweise vom Projektor in Fahrtrichtung ausgestrahlt werden und durch einen in Fahrtrichtung vor dem Projektor und mit diesem fest verbundenen Spiegel um 90 Grad auf die Projektionsfläche umgelenkt werden.
• Dabei ergeben sich zahlreiche andere Möglichkeiten, wie zum Beispiel das zickzackartige Verlängern des Strahlengangs zwischen mehreren Spiegeln. Es kommt dabei darauf an, dass die Spiegel zusammen mit dem Projektor bewegt werden.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verfahren des Projektors in Abhängigkeit vom durch den Projektor erzeugten Bildes geschieht und umgekehrt. Dadurch können besonders interessante oder realistische optische Effekte erzielt werden: Beispielsweise kann ein auf- und abfahrendes Auto zu sehen sein, welches am Ende der Fahrstrecke wendet. Dabei ist die Bewegungsvorrichtung in Bezug auf den abgespielten Film synchronisiert, das heißt der Projektor befindet sich an einer der Außenpositionen, wenn die Sequenz "wendender Wagen" vom Projektor abgespielt wird. Umgekehrt ist es denkbar, dass eine Animation beispielsweise eine interaktive Computeranimation, auf dem Projektor gezeigt wird, die in Abhängigkeit von der Position des bewegten Projektors gesteuert ist. Der Betrachter kann in diesem Fall also die Fahrt des Projektors selber bestimmen, wobei in Abhängigkeit von dessen Position eine Animation erzeugt wird.
• Die zuvor genannten Effekte können auch alleine oder in Kombination eingesetzt werden.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand von Prinzipskizzen erläutert und zwar zeigt
• Fig. 1 die Projektionsvorrichtung in einer Rückansicht,
• Fig. 2 die Aufsicht auf das Bewegungsmittel mit darauf befindlichem Projektor und
• Fig. 3 die Bewegungsvorrichtung aus Fig. 2 mit Spiegel zur Projektionsstrahlverlängerung.
• Fig. 1 zeigt eine von einem Gerüst 11, 12, 13 aufgespannte, als Projektionsleinwand dienende Folie 10. Diese ist beispielsweise vor einer Fassade eines Gebäudes, beispielsweise eines Kaufhauses oder Möbelhauses aufgebaut und verdeckt diese ganz oder teilweise. Das Gerüst ist durch die Streben 14 mit der Fassade verbunden. Zwischen Fassade und Leinwand 10 ist auf einer Schiene 21 ein als Bewegungsmittel dienender Wagen 22 in x-Richtung bewegbar vorgesehen. Über eine Hubvorrichtung 23 des Wagens 22 ist eine Plattform 24 in der Höhe y verstellbar. Auf der Plattform steht ein Projektionsgerät 30, beispielsweise ein Diaprojektor oder ein Video-Beamer 30 zum Abspielen von Filmen oder Animationen. Der Projektor projiziert ein Bild 40 auf der transparenten Fläche 10, so dass ein hinter der Blattebene stehender Betrachter das Bild 40 durch die Folie 10 hindurch spiegelverkehrt erkennen kann.
• Die Schiene 21 zum Führen des Wagens 22 verläuft parallel zur Grundfläche des Rahmens 11, 12, 13 und damit zur aufgespannten Leinwand 10.
• Fig. 2 zeigt in der Aufsicht die in der Höhe verfahrbare Plattform 24 der Bewegungsvorrichtung 20. Es ist erkennbar, dass die optische Achse 41 des Projektionsstrahls 50 zur Erzeugung des Bildes 40 während des Verfahrens in x-Richtung immer die gleiche Orientierung zur Leinwand 10 aufweist und daher das Bild verzerrungsfrei und immer mit der gleichen Helligkeit und Auflösung auf der Leinwand 10 wiedergegeben wird. Die Größe des Bildes 40 variiert mit dem Abstand a, das heißt der Länge der optischen Achse 41 zwischen Beamer und Fläche.
• Fig. 3 zeigt daher eine weitere Ausgestaltung der Erfindung. Um größere Bilder zu erhalten, ohne mehr Raum für einen größeren Abstand a zwischen Projektor 30 und Leinwand 10 vorzusehen, kann die optische Länge der Achse 41 durch Spiegel 55 verlängert werden. Um die von der Erfindung beabsichtigte hohe Bildqualität zu erhalten, muss der Spiegel zusammen mit dem Projektor 30 bewegt werden. Vorzugsweise ist der Spiegel starr mit dem Projektor 30 oder dem Bewegungsmittel 20 verbunden.

Claims (17)

1. Projektionsvorrichtung mit Projektionsmitteln (30) zur Erzeugung eines Bildes (40) auf einer Fläche (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmittel (30) durch Bewegungsmittel (20) verfahrbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmittel derart verfahrbar sind, dass die optische Achse des Projektionsstrahls während des Verfahrens in einem im wesentlichen gleichbleibenden Winkel zur Fläche steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmittel in einem gleichbleibenden Abstand zur Fläche (10) verfahrbar sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsmittel in einer Ebene parallel zur Fläche (10) verfahrbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der optische Achse des Projektionsstrahls zur Fläche während des Verfahrens kleiner als 20° ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der optische Achse des Projektionsstrahls zur Fläche während des Verfahrens kleiner als 10° ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (10) transparent ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Fläche (10) zwischen Projektionsmittel (30) und Betrachter vorsehbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Projektionsstrahl (50) zwischen Projektionsmittel (30) und Fläche (10) Spiegel (55) vorgesehen sind, die fest mit den Bewegungsmitteln (20) oder Projektionsmitteln (30) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsmittel (20) auf eine Schiene oder einem gespannten Seil geführt ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsmittel (20) in der Art ausgestaltet ist, dass die Projektionsvorrichtung (30) um eine oder mehrere seiner Achsen schwenkbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsmittel ein Diaprojektor, Filmvorführgerät und/oder Video-Beamer umfasst.

13. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche durch die Außenfassade eines Gebäudes gebildet wird.

14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche eine aufgespannte Folie ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messmittel zum Messen der Position der Bewegungsvorrichtung vorgesehen sind.

16. Verfahren zur Projizieren eines Bildes mit der Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit folgenden Schritten:

- Verfahren des Bewegungsmittels,

- Erfassen der Position des Bewegungsmittels durch Meßmittel und

- Projizieren eines Bildes durch die Projektionsmittel, wobei das Bild in Abhängigkeit von der Position des Bewegungsmittels erzeugt wird.

17. Verfahren zur Projizieren eines Bildes mit der Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit folgendem Schritten:

- Projizieren einer Abfolge von Bildern durch die Projektionsmittel,

- Verfahren des Bewegungsmittels, wobei die Position des Bewegungsmittels in Abhängigkeit von dem projizierten Bild angefahren wird.