WO2001049040A1 - Projector for simulating a scene image by means of calligraphic lights - Google Patents

Projector for simulating a scene image by means of calligraphic lights Download PDF

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WO2001049040A1
WO2001049040A1 PCT/EP2000/011631 EP0011631W WO0149040A1 WO 2001049040 A1 WO2001049040 A1 WO 2001049040A1 EP 0011631 W EP0011631 W EP 0011631W WO 0149040 A1 WO0149040 A1 WO 0149040A1
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Christhard Deter
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Schneider Laser Technologies Ag
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    • H04N9/3132Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen using one-dimensional electronic spatial light modulators

Definitions

  • the invention relates to a projector for simulating a scene with calligraphic lights, in particular the view from an airplane or a ship.
  • the simulation of a pilot's view from an airplane must above all include the realistic display of up to 10,000 additional bright objects.
  • These lights which are created as a result of the airport lighting system (runway lighting or approach zone and threshold lighting of an airfield, taxiway signposts and taxiing traffic signs) and the position lights and orientation lights of the missiles are also known as calligraphic lights. These lights must be represented as more or less large sharply delimited points or lines in different colors within the front view of the landscape and / or the sky. This display must take place during a simulated night flight and under simulated daylight conditions. The simulation of the view from an airplane at dusk and in rain or fog is particularly problematic.
  • the invention relates to a projector for simulating a scene with calligraphic lights, in particular the view from an airplane or from a ship, a control device, which is connected to a modulator of the projector, generating signals for the scene and signals for the calligraphic lights.
  • the invention is characterized in that the projector contains two light sources, each of which generates a brightness and color-modulated collinear RGB light bundle in a fixed time relationship to the other with the aid of the signals from the control device, with modulators with a first signal in the first light source are controlled so that a first collinear RGB light bundle contains the optical information for the scene and the optical information for the calligraphic lights and in the second light source modulators are controlled with a second signal so that a second collinear RGB light bundle only the optical Contains information for the calligraphic lights, furthermore a means for beam combining is provided, from which the first and the second RGB light beams emit spatially combined and at the same time this with a single biaxial deflection device on the project be projected on the surface so that the two RGB light bundles overlap in terms of intensity in pixels in which the calligraphic lights are displayed.
  • the scene with the calligraphic lights is shown with the first RGB light bundle and only the calligraphic lights with the second light bundle, with a precise overlay of the calligraphic lights generated by the first RGB light bundle and the calligraphic lights created by the second RGB light bundle can be generated with which a deflection device takes place.
  • the light source is a laser, since so far a sufficiently collinear light beam of sufficient intensity can only be generated with this.
  • any other light source that emits a beam of low divergence also works, e.g. a super luminescent lamp.
  • the invention includes, as a means for spatial beam combining, all optical devices which collinearly overlap the two light beams with low loss under defined conditions, or lay them side by side in parallel or emit them at a defined angle.
  • spatially combined means that the two RGB light bundles are a certain number n of pixels within a line and / or a certain number m of lines apart.
  • the time ratio and the time sequence are chosen so that they are synchronous, which minimizes the technical effort.
  • Particularly expedient is the design of the means for spatial beam merging in the form of an optical fiber connection between the modulatable R-G-B light sources and the two-axis deflection device, which is contained in a projection head from which the image projection is based.
  • the means for spatial beam merging generates a single collinear RGB light bundle from the first RGB light bundle and the second RGB light bundle, which is deflected line-by-line and image-wise from an origin point by the biaxial deflection device.
  • the control device generates the first and the second signals for controlling the modulators, which at a time correspond to one piece of optical information for the same pixel in the same line.
  • a mirror arrangement or an optical splitter in the form of a fiber coupler or a strip waveguide coupler or a prism splitter is used here, for example, as a means for spatial beam merging.
  • the means for spatial beam merging maintains the first RGB light bundle and the second RGB light bundle separately, but brings them together spatially at a defined distance and at a defined angle, so that the beam deflection of both RGB light bundles from one plane out with the help of a biaxial deflector.
  • the control device generates the first and the second signal for controlling the modulators at the same time, but the optical information generated thereby is assigned to different pixels in the image.
  • the first signal corresponds to the optical information for the pixel which is represented by the first RGB light bundle
  • the second signal corresponds to the optical information for the pixel which is represented by the second RGB light bundle.
  • the image information transmitted by the first signal and the second signal is delayed with respect to one another in such a way that the time shift ⁇ t 0 corresponds to a distance a 'that the two RGB light beams have on the projection surface.
  • This distance is dependent on an integer n of pixels and / or an integer m of lines and on a clock rate of the pixels and / or lines determined by the video standard to be displayed.
  • a mirror arrangement or an optical waveguide in the form of a fiber duo or a strip waveguide that is brought together is used here as a means for spatial beam convergence.
  • Fig. 1 Projector that writes the scene and the calligraphic lights with a single collinear RGB light beam.
  • Fig. 2 Signal for a projector according to Fig. 1
  • Fig. 3 Projector that the scene and the calligraphic lights with two side by side
  • Fig. 4 lying collinear RGB light bundles: signal curve for a projector according to Fig. 3.
  • a control computer 60 which has stored an image sequence or which is supplied with image information from external sources with an input signal E is used to generate the scene image and the calligraphic lights.
  • the control computer generates an image signal A for a first light source 10.
  • This image signal A contains the control signals for intensity and color modulation, which correspond to the optical information for the scene with the calligraphic lights.
  • the control computer also generates an image signal B for a second light source 10 ' .
  • This image signal B contains the control signals for intensity and color modulation, which correspond to the optical information only for the calligraphic lights.
  • the control computer 60 also provides signals for controlling a line mirror 11 (polygon mirror) and an image mirror 12 (tilting mirror) and receives signals from these modules for synchronizing the modulation of the light sources 10 and 10 ' with the instantaneous angular positions ⁇ and ß of the image mirror 11 or the line mirror 12.
  • the light and color-modulated light bundle with the intensity function ⁇ n (t ) is also linearly polarized, which is indicated by dashes in FIG. 1, but to the light ⁇ A (orthogonal.
  • the two light beams are fed to a device for beam combination 20, which in the example according to FIG.
  • a transformation optics 13 enlarging the deflection angle projects a single light and color-modulated light beam with the intensity ⁇ A (t) + ⁇ ß (t) onto the projection surface 17.
  • T which includes the time period for writing a line
  • the Image information of a line is written as an intensity distribution ⁇ c ⁇ T ⁇ along the course of the line. This intensity distribution within the line is detected by the human eye, with the sense of vision combining all lines of an image area described with these lines to form a closed image impression.
  • FIG. 2 shows four functions which are related to one another and are therefore arranged directly one below the other.
  • the time specifications correspond to the CCIR standard B, G.
  • the transmit optical information contained in the line and the time interval from 52 ⁇ s to 64 ⁇ s is the so-called dead time, which bridges the jump from one mirror surface to another mirror surface in a polygon mirror or is the reset time of a tilting mirror.
  • an optical signal is only transmitted during the time interval from O ⁇ s to 52 ⁇ s; this is shown by the areas highlighted in white, which exemplarily show the light intensity of the RGB light source 10 that can be modulated in brightness and color as a function of time t with ⁇ ⁇ (and the brightness and color modulable R-GB light sources 10 ' with ⁇ ß (t).
  • the diagram ⁇ c ⁇ T ⁇ shows the light intensity which is displayed within the period T of a line and which, as described above, is perceived by the human eye within the period of a complete image change.
  • the areas highlighted in white represent the intensity.
  • overlay and thus ⁇ c (t ⁇ ) 200%.
  • 200% intensity of the maximum possible 100% intensity in the actual image is present in certain pixels of a line.
  • a very bright bright point appears in an image, a calligraphic light.
  • the intensity of 200% does not necessarily have to be set. Any value between 100% and 200%> can also be set, as shown at time t.
  • FIG. 3 shows a further projector for simulating a scene image and calligraphic lights, which works with four locally separated assemblies: a control computer 60, two RGB light sources 10, 10 ' that can be modulated in brightness and color, and a projection head 14.
  • the projection head 14 contains the biaxial deflection system, in this example a gimbal-mounted oscillating mirror 18. Furthermore, transformation optics 13 which increase the deflection angle are provided.
  • the connections of the projection head 14 to the two light sources 10 and 10 ' are made optically by the optical fibers 5 and 5' and electrically / control-wise via supply and signal lines 9 and data lines 6 and 6 '. Each optical fiber 5 and 5 ' is provided at each input with a fiber connector 7.
  • An electronics unit 8 or 8 ' is installed in each of the RGB light sources 10, 10 ' .
  • the electronics unit 8 contains an input module 30 for converting a video signal assigned to this channel into a digital RGB video signal adapted to the device system, a control circuit 50 for controlling the oscillating mirror 18 for pixel and line scanning, and a unit for image calculation 40 for controlling the modulators 2. which is synchronized with the biaxial beam deflection.
  • the electronics unit 8 'of the RGB light source 10 ' has the same structure. The control of the electronics unit.
  • the outputs of the two optical fibers 5, 5 ' are spatially guided in the projection head 14 so that they radiate the emerging light beams in a predetermined direction onto the biaxially operating deflection system.
  • the optical fibers 5 and 5 ' are aligned on a support 20 at a distance a parallel to one another, fixed and form a so-called fiber duo.
  • the plane defined by the carrier 20, in which the ends of the optical fibers 5, 5 'are fixed, corresponds in the example to the line direction in the image. Therefore, different pixels are written here at one point in time on a line.
  • the distance between these two pixels on the projection surface 17 is determined by a 'and corresponds to the distance of an integer n of pixels within an m-th line.
  • a coupling optic 16 is provided, which corresponds to the outputs of the optical fibers 5 and 5 ' on the carrier 10.
  • the distance a between the optical fiber ends on the carrier 10 and the imaging properties of the coupling optics 16 determine the distance a 'between the two light beams on the projection surface 17, which is determined by an integer n pixels times the pixel distance and is therefore independent of the transformation optics and the projection distance.
  • the fiber-Duo is made for example, and so aligned to the biaxially working deflection that the two modulated RGB light beams are away from each other on the projection 45 with pixel pitch a 'in the row.
  • two collinear light bundles lying side by side in a line are written, each light bundle being modulated in such a way that the correct optical information is generated at the respective image point on the projection surface.
  • the time delay of the two signals for modulation is then 2 ⁇ s. 4, it is explained below how this is done in accordance with the invention.
  • FIG. 4 shows four functions which are essential for writing a single line using the oscillating mirror 18.
  • the pictorial stringing of many lines by 12 creates the scene with the calligraphic lights.
  • the diagram ⁇ (t) represents the deflection of the mirror surface of the oscillating mirror within a period T of a line.
  • the optical information that is to be contained in the line is transmitted and the time interval from 52 ⁇ s to 64 ⁇ s is that So-called dead time, which is specified by the video standard.
  • ⁇ A (and ⁇ ß (t) an optical signal is only transmitted during the time interval from O ⁇ s to 52 ⁇ s; this is shown by the areas highlighted in white, which exemplarily show the light intensity of the RGB light source 10 that can be modulated in brightness and color with ⁇ A (I) and the RGB light sources 10 ' ⁇ ß (t) which can be modulated in brightness and color.
  • the modulation of the light beam with the intensity ⁇ A is offset in time by - ⁇ t 0 compared to the modulation of the light beam with the intensity ⁇ B.
  • the time delay .DELTA.t 0 must be chosen so large that the two light bundles, which emerge from the spaced-apart optical fibers at a distance a in parallel, strike the projection surface at a distance a 'and generate the optical information which is assigned to the respective pixels , This gives the viewer the impression that the intensities of the light bundles add up in certain pixels, although these are shifted in time by ⁇ to and are written successively to the location of the same image point.
  • a very bright, bright point appears in an image, a calligraphic light.

Abstract

The invention relates to a projector for simulating a scene image, especially the view from an aeroplane, by means of calligraphic lights. A control device that is connected to a modulator of the projector generates signals for the scene image and signals for the calligraphic lights. The invention is characterised in that the projector (100) comprises two light sources (10, 10'). Each of said light sources produces an intensity-modulated and colour-modulated collinear R-G-B light bundle (ΖA(t)) and (ΖB(t)) respectively in a determined time ratio in relation to the remaining light source and by means of the signals (A, B) of the control device (60). Modulators (2) are controlled in the first light source (10) by means of a first signal (A) in such a way that a first R-G-B light bundle (ΖA(t)) contains the optical information for the scene image (17) and the optical information for the calligraphic lights and modulators (2') are controlled in the second light source (10') by means of a second signal (B) in such a way that a second R-G-B light bundle (ΖB(t)) contains only the optical information for the calligraphic lights. A means (20) for combining beams is also provided. The first and the second R-G-B light bundle (ΖA(t)) and (ΖB(t)) radiate from said means in a spatially combined manner and are simultaneously projected onto the projection surface by means of one deflection device (11, 12; 18) only and in such a way that the two R-G-B light bundles (ΖA(t)) and (ΖB(t)) overlap in the image points in an intensity-wise manner, whereby the calligraphic lights are represented in said points and the deflection device comprises two axes.

Description

PROJECTOR ZUR SIMULATION EINES SZENENBILDES MIT KALLIGRAPHISCHEN LICHTERNPROJECTOR FOR SIMULATING A SCENE IMAGE WITH CALLIGRAPHIC LIGHTS
Die Erfindung betrifft einen Projektor zur Simulation eines Szenenbildes mit Kalligraphischen Lichtern, insbesondere der Sicht aus einem Flugzeug oder einem Schiff.The invention relates to a projector for simulating a scene with calligraphic lights, in particular the view from an airplane or a ship.
Die Simulation der Sicht eines Piloten aus einem Flugzeug muß neben der wirklichkeitsnahen Abbildung der Landschaft und des Himmels bei Tag und bei Nacht vor allem die realistische Darstellung von bis zu 10.000 zusätzlichen lichtstarken Objekten enthalten. Diese Lichter, die infolge der Flughafenbefeuerungsanlage (Landebahnbefeuerung oder Annäherungszonen- und Schwellenbefeuerung eines Flugplatzes, Rollbahnwegwieser und Rollverkehrszeichen) und der Positionsleuchten und Orientierungsleuchten der Flugkörper entstehen, werden auch als Kalligrafische Lichter bezeichnet. Diese Lichter müssen als mehr oder weniger große scharf begrenzte Punkte oder Striche in verschiedenen Farben innerhalb der Frontsicht der Landschaft und/oder des Himmels dargestellt werden. Diese Darstellung muß bei einem simulierten Nachtflug und bei simulierten Tageslichtbedingungen erfolgen. Besonders problematisch ist die Simulation der Sicht aus einem Flugzeugs bei Dämmerung und bei Regen oder Nebel. Die Anforderungen an derartige Flugübungsgeräte sind zum Beispiel im Bundesanzeiger Teil 11-93/98 „ Bekanntmachung der Richtlinie über die Anforderungen an synthetische Fhtgubungsgerate für Flugzeuge und das Lehrpersonal an Fluguhungs geraten für Flugzeuge " S 1092 - 1103 und den dort zitierten , oint Aviation Requirements " JAR-STD beschrieben. Gemäß JAR der Stufe D wird ein Sichtdarstellungssystem gefordert, daß ein horizontales Sichtfeld von 75° und ein vertikales Sichtfeld von 30° für jeden Piloten erzeugt, das wirklichkeitsgetreue Szenenbilder mit den zugehörigen Kalligraphischen Lichtern für Tag-, Dämmerungs- und Nachtbedingungen liefert. Die Darstellung Kalligraphischer Lichter innerhalb eines Szenenbildes erfolgt bisher mittels spezieller CRT-Projektoren, deren Elektronenstrahl in denjenigen Bildpunkten übersteuert wird, die Kalligraphische Lichter darstellen. Die Übersteuerung des Elektronenstrahles und seine starke Einwirkung auf die Bildschirm-Phosphore verringert die Lebensdauer der Bildröhren drastisch, so daß diese nach relativ kurzer Betriebsdauer ausgewechselt werden müssen. Die speziell für diesen Zweck angefertigten Bildröhren verursachen zudem erhebliche Kosten.In addition to the realistic depiction of the landscape and the sky during the day and at night, the simulation of a pilot's view from an airplane must above all include the realistic display of up to 10,000 additional bright objects. These lights, which are created as a result of the airport lighting system (runway lighting or approach zone and threshold lighting of an airfield, taxiway signposts and taxiing traffic signs) and the position lights and orientation lights of the missiles are also known as calligraphic lights. These lights must be represented as more or less large sharply delimited points or lines in different colors within the front view of the landscape and / or the sky. This display must take place during a simulated night flight and under simulated daylight conditions. The simulation of the view from an airplane at dusk and in rain or fog is particularly problematic. The requirements for such flight training devices are, for example, in the Federal Gazette Part 11-93 / 98 "Announcement of the Guideline on the Requirements for Synthetic Equipment for Aircraft Training and the Teaching Staff for Aircraft Training Devices for Aircraft" S 1092 - 1103 and the oint Aviation Requirements cited therein JAR-STD described. According to Level D JAR, a visual display system is required that creates a horizontal field of view of 75 ° and a vertical field of view of 30 ° for each pilot, which provides realistic scene images with the associated calligraphic lights for day, twilight and night conditions. Up to now, calligraphic lights have been displayed within a scene using special CRT projectors, whose electron beam is overdriven in those pixels that represent calligraphic lights. The overdriving of the electron beam and its strong influence on the screen phosphors drastically reduces the life of the picture tubes, so that they have to be replaced after a relatively short period of operation. The picture tubes specially made for this purpose also cause considerable costs.
Die Erfindung betrifft einen Projektor zur Simulation eines Szenenbildes mit Kalligraphischen Lichtern, insbesondere der Sicht aus einem Flugzeug oder aus einem Schiff, wobei eine Steuereinrichtung, die mit einem Modulator des Projektors verbunden ist, Signale für das Szenenbild und Signale für die Kalligraphischen Lichter erzeugt.The invention relates to a projector for simulating a scene with calligraphic lights, in particular the view from an airplane or from a ship, a control device, which is connected to a modulator of the projector, generating signals for the scene and signals for the calligraphic lights.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor zwei Lichtquellen enthält, deren jede in einem festgelegten Zeitverhältnis zur anderen mit Hilfe der Signale aus der Steuereinrichtung jeweils ein helligkeits- und farbmoduliertes kollineares R-G-B- Lichtbündel erzeugt, wobei in der ersten Lichtquelle Modulatoren mit einem ersten Signal so angesteuert werden, daß ein erstes kollineares R-G-B-Lichtbündel die optische Information für das Szenenbild und die optische Information für die Kalligraphischen Lichter enthält und in der zweiten Lichtquelle Modulatoren mit einem zweiten Signal so angesteuert werden, daß ein zweites kollineares R-G-B-Lichtbündel nur die optische Information für die Kalligraphischen Lichter enthält, weiterhin ein Mittel zur Strahlzusammenführung vorgesehen ist, aus dem das erste und das zweite R-G-B-Lichtbündel räumlich zusammengeführt ausstrahlen und diese gleichzeitig mit einer einzigen zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung so auf die Projektionsfläche projiziert werden, daß sich die beiden R-G-B- Lichtbündel in Bildpunkten, in denen die Kalligraphische Lichter dargestellt werden, intensitätsmäßig überlagern. Dabei werden mit dem ersten R-G-B-Lichtbündel das Szenenbild mit den Kalligraphischen Lichtern und mit dem zweiten Lichtbündel nur die Kalligraphischen Lichter dargestellt, wobei eine genaue Überlagerung der Kalligraphischen Lichter, die durch das erste R-G-B- Lichtbündel erzeugt werden, und der Kalligraphischen Lichter, die durch das zweite R-G-B- Lichtbündel erzeugt werden, mit der einen Ablenkeinrichtung erfolgt.The invention is characterized in that the projector contains two light sources, each of which generates a brightness and color-modulated collinear RGB light bundle in a fixed time relationship to the other with the aid of the signals from the control device, with modulators with a first signal in the first light source are controlled so that a first collinear RGB light bundle contains the optical information for the scene and the optical information for the calligraphic lights and in the second light source modulators are controlled with a second signal so that a second collinear RGB light bundle only the optical Contains information for the calligraphic lights, furthermore a means for beam combining is provided, from which the first and the second RGB light beams emit spatially combined and at the same time this with a single biaxial deflection device on the project be projected on the surface so that the two RGB light bundles overlap in terms of intensity in pixels in which the calligraphic lights are displayed. The scene with the calligraphic lights is shown with the first RGB light bundle and only the calligraphic lights with the second light bundle, with a precise overlay of the calligraphic lights generated by the first RGB light bundle and the calligraphic lights created by the second RGB light bundle can be generated with which a deflection device takes place.
Die Lichtquelle ist nach dem heutigen Stand der Technik ein Laser, da bisher nur mit diesem ein hinreichend kollineares Lichtbündel ausreichender Intensität erzeugbar ist. Prinzipiell funktioniert aber auch jede andere Lichtquelle, die ein Strahlenbündel geringer Divergenz aussendet, z.B. ein Super-Lumineszenz-Strahler.According to the current state of the art, the light source is a laser, since so far a sufficiently collinear light beam of sufficient intensity can only be generated with this. In principle, however, any other light source that emits a beam of low divergence also works, e.g. a super luminescent lamp.
Die Erfindung beinhaltet als Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung alle optischen Einrichtungen, die die zwei Lichtbündel verlustarm unter definierten Bedingungen kollinear überlagern oder parallel nebeneinanderlegen oder unter einem definierten Winkel abstrahlen. Wie sich aus den nachfolgend genannten Fällen zeigt, bedeutet „räumlich zusammengeführt", daß die beiden R-G-B-Lichtbündel eine bestimmte Anzahl n von Bildpunkten innerhalb einer Zeile und/oder eine bestimmte Anzahl m von Zeilen auseinander liegen. Dabei können auch n=0 und m=0 sein, d.h. die beiden R-G-B-Lichtbündel sind auf der Projektionsfläche zu einem kollinearen Lichtbündel vereinigt.The invention includes, as a means for spatial beam combining, all optical devices which collinearly overlap the two light beams with low loss under defined conditions, or lay them side by side in parallel or emit them at a defined angle. As can be seen from the cases mentioned below, "spatially combined" means that the two RGB light bundles are a certain number n of pixels within a line and / or a certain number m of lines apart. Here, n = 0 and m = 0, ie the two RGB light bundles are combined on the projection surface to form a collinear light bundle.
Zur Intensitätsmodulation der Lichtbündel und der zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung werden das Zeitverhältnis und der Zeitablauf so gewählt, daß diese synchron erfolgt, womit der technische Aufwand minimiert wird. Besonders zweckmäßig ist die Ausführung des Mittels zur räumlichen Strahlzusammenführung in Form einer Lichtleitfaserverbindung zwischen den modulierbaren R-G-B-Lichtquellen und der einen zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung, die in einem Projektionskopf enthalten ist, von welchem die Bildprojektion ausgeht.For the intensity modulation of the light beams and the biaxial deflection device, the time ratio and the time sequence are chosen so that they are synchronous, which minimizes the technical effort. Particularly expedient is the design of the means for spatial beam merging in the form of an optical fiber connection between the modulatable R-G-B light sources and the two-axis deflection device, which is contained in a projection head from which the image projection is based.
In einem ersten Fall erzeugt das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung aus dem ersten R-G-B-Lichtbündel und dem zweiten R-G-B-Lichtbündel ein einziges kollineares R-G-B-Lichtbündel, welches aus einem Ursprungspunkt heraus durch die zweiachsig arbeitende Ablenkeinrichtung zeilenmäßig und bildmäßig abgelenkt wird . Die Steuereinrichtung erzeugt die ersten und die zweiten Signale zur Ansteuerung der Modulatoren, die zu einem Zeitpunkt der einen optischen Information für den gleichen Bildpunkt in der gleichen Zeile entsprechen. Als Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung kommt hier beispielsweise eine Spiegelanordnung oder ein optischer Verbindungsaufspalter in Form eines Faserkopplers oder eines Streifenwellenleiterkopplers oder eines Prismenteilers zur Anwendung.In a first case, the means for spatial beam merging generates a single collinear RGB light bundle from the first RGB light bundle and the second RGB light bundle, which is deflected line-by-line and image-wise from an origin point by the biaxial deflection device. The control device generates the first and the second signals for controlling the modulators, which at a time correspond to one piece of optical information for the same pixel in the same line. A mirror arrangement or an optical splitter in the form of a fiber coupler or a strip waveguide coupler or a prism splitter is used here, for example, as a means for spatial beam merging.
In einem zweiten Fall hält das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenfuhrung das erste R-G-B-Lichtbündel und das zweite R-G-B-Lichtbündel getrennt bei, führt diese jedoch in einem definierten Abstand und unter einem definierten Winkel räumlich zusammen, so daß die Strahlablenkung beider R-G-B-Lichtbündel aus einer Ebene heraus mit Hilfe der einen zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung gleichzeitig erfolgt. Die Steuereinrichtung erzeugt das erste und das zweite Signal zur Ansteuerung der Modulatoren zu einem gleichen Zeitpunkt, jedoch sind die dadurch erzeugten optischen Informationen verschiedenen Bildpunkten im Bild zugeordnet. Das erste Signal entspricht in diesem Fall der optischen Information für den Bildpunkt der durch das erste R-G-B-Lichtbündel dargestellt wird und das zweite Signal entspricht der optischen Information für den Bildpunkt der durch das zweite R-G-B-Lichtbündel dargestellt wird. Dabei sind die durch das erste Signal und das zweite Signal übertragenen Bild-Informationen zeitlich so gegeneinander verzögert, daß die zeitliche Verschiebung Δt0 einem Abstand a' entspricht, den die beiden R-G-B-Lichtbündel auf der Projektionsfläche haben. Dieser Abstand ist durch eine ganze Zahl n von Bildpunkten und/oder eine ganze Zahl m von Zeilen und von einer durch die darzustellende Videonorm bestimmten Taktrate der Bildpunkte und/oder der Zeilen abhängig. Eine genau Beschreibung der Verarbeitung der eingehenden Signale zum Schreiben eines Bildes mit nebeneinander liegenden Lichtbündeln ist aus der DE 197 26 860 Cl zu entnehmen.In a second case, the means for spatial beam merging maintains the first RGB light bundle and the second RGB light bundle separately, but brings them together spatially at a defined distance and at a defined angle, so that the beam deflection of both RGB light bundles from one plane out with the help of a biaxial deflector. The control device generates the first and the second signal for controlling the modulators at the same time, but the optical information generated thereby is assigned to different pixels in the image. In this case, the first signal corresponds to the optical information for the pixel which is represented by the first RGB light bundle and the second signal corresponds to the optical information for the pixel which is represented by the second RGB light bundle. In this case, the image information transmitted by the first signal and the second signal is delayed with respect to one another in such a way that the time shift Δt 0 corresponds to a distance a 'that the two RGB light beams have on the projection surface. This distance is dependent on an integer n of pixels and / or an integer m of lines and on a clock rate of the pixels and / or lines determined by the video standard to be displayed. A precise description of the processing of the incoming signals for writing an image with adjacent light bundles can be found in DE 197 26 860 Cl.
Als Mittel zur räumlichen Strahlzusammenfuhrung kommt hier beispielsweise eine Spiegelanordnung oder ein optischer Wellenleiter in Form eines Faserduos oder aneinandergeführter Streifenwellenleiter zur Anwendung.A mirror arrangement or an optical waveguide in the form of a fiber duo or a strip waveguide that is brought together is used here as a means for spatial beam convergence.
Der Einsatz eines Faser-Duo, bei dem an einem Ende zwei Lichtleitfasern dicht aneinander geführt sind und deren andere Enden jeweils mit einer der modulierbaren R-G-B- Laserlichtquellen verbunden sind, bietet Vorteile hinsichtlich Aufwand und Effizienz der Lichtübertragung. Die Erfindung soll nachfolgen an Hand von Figuren erläutert werden. Es zeigenThe use of a fiber duo, in which two optical fibers are guided close together at one end and the other ends of which are each connected to one of the modulatable RGB laser light sources, offers advantages in terms of effort and efficiency of light transmission. The invention will be explained below with reference to figures. Show it
Fig. 1 : Projektor, der das Szenenbild und die Kalligraphischen Lichter mit einem einzigen kollinearen R-G-B-Lichtbündel schreibt Fig. 2: Signal verlauf für einen Projektor nach Fig. 1 Fig. 3: Projektor, der das Szenenbild und die Kalligraphischen Lichter mit zwei nebeneinander liegenden kollinearen R-G-B-Lichtbündeln schreibt Fig. 4: Signalverlauf für einen Projektor nach Fig. 3.Fig. 1: Projector that writes the scene and the calligraphic lights with a single collinear RGB light beam. Fig. 2: Signal for a projector according to Fig. 1 Fig. 3: Projector that the scene and the calligraphic lights with two side by side Fig. 4: lying collinear RGB light bundles: signal curve for a projector according to Fig. 3.
Fig. 1 zeigt einen Projektor 100 zur Darstellung eines Szenenbildes und Kalligraphischer Lichter, bei dem das Licht zweier Lichtquellen 10 und 10' mit der Intensität ΦΛ(t)+Φß(t) kollinear überlagert auf eine Projektionsfläche 17 projiziert wird. Zur Erzeugung des Szenenbildes und der Kalligraphischen Lichter wird ein Steuerrechner 60 verwendet, der eine Bildfolge gespeichert hat, oder dem mit einem Eingangssignal E Bildinformationen von externen Quellen geliefert werden. Der Steuerrechner erzeugt ein Bildsignal A für eine erste Lichtquelle 10. Dieses Bildsignal A enthält die Steuersignale zur Intensitäts- und Farbmodulation, die der optischen Information für das Szenenbild mit den Kalligraphischen Lichtem entsprechen. Der Steuerrechner erzeugt weiterhin ein Bildsignal B für eine zweite Lichtquelle 10'. Dieses Bildsignal B enthält die Steuersignale zur Intensitäts- und Farbmodulation, die der optischen Information nur für die Kalligraphischen Lichter entsprechen.1 shows a projector 100 for displaying a scene image and calligraphic lights, in which the light of two light sources 10 and 10 ' with the intensity Φ Λ (t) + Φ ß (t) is collinearly projected onto a projection surface 17. A control computer 60 which has stored an image sequence or which is supplied with image information from external sources with an input signal E is used to generate the scene image and the calligraphic lights. The control computer generates an image signal A for a first light source 10. This image signal A contains the control signals for intensity and color modulation, which correspond to the optical information for the scene with the calligraphic lights. The control computer also generates an image signal B for a second light source 10 ' . This image signal B contains the control signals for intensity and color modulation, which correspond to the optical information only for the calligraphic lights.
Der Steuerrechner 60 liefert weiterhin Signale zur Steuerung eines Zeilenspiegels 1 1 (Polygonspiegel) und eines Bildspiegels 12 (Kippspiegel) und empfangt Signale von diesen Baugruppen zur Synchronisation der Modulation der Lichtquellen 10 und 10' mit den augenblicklichen Winkelstellungen σ bzw. ß des Bildpiegels 1 1 bzw. des Zeilenspiegels 12. Das helhgkeits- und farbmodulierte Lichtbündel mit der Intensitätsfunktion ΦA( , t = Zeit, ist linear polarisiert, was in der Fig. 1 durch Kreise angedeutet ist. Das helhgkeits- und farbmodulierte Lichtbündel mit der Intensitätsfunktion Φn(t), ist ebenfalls linear polarisiert, was in der Fig. 1 durch Striche angedeutet ist, allerdings zu dem Licht ΦA( orthogonal. Die beiden Lichtbündel werden einer Einrichtung zur Strahlzusammenfuhrung 20 zugeführt, die im Beispiel nach Fig. 1 ein Polarisationsprisma ist, mit dessen Hilfe die senkrecht zueinander linear polarisierten Lichtbündel kollinear überlagert werden. Somit fällt auf den Zeilenspiegel 1 1 ein einziges kollineares Lichtbündel ein, das in Zeilenrichtung abgelenkt wird, dann auf den Bildspiegel 12 trifft und in Bildrichtung abgelenkt wird. Eine den Ablenkwinkel vergrößernde Transformationsoptik 13 projiziert ein einziges helligkeits- und farbmoduliertes Lichtbündel mit der Intensität ΦA(t)+Φß(t) auf die Projektionsfläche 17. Innerhalb einer zeitlichen Periode T, die den Zeitraum zum Schreiben einer Zeile beinhaltet, wird die Bildinformation einer Zeile als Intensitätsverteilung Φc { T } entlang des Verlaufes der Zeile geschrieben. Diese Intensitätsverteilung innerhalb der Zeile wird vom menschlichen Auge erfaßt, wobei der Sehsinn alle Zeilen einer mit diesen Zeilen beschriebenen Bildfläche zu einem geschlossenen Bildeindruck zusammenfügt.The control computer 60 also provides signals for controlling a line mirror 11 (polygon mirror) and an image mirror 12 (tilting mirror) and receives signals from these modules for synchronizing the modulation of the light sources 10 and 10 ' with the instantaneous angular positions σ and ß of the image mirror 11 or the line mirror 12. The light and color-modulated light bundle with the intensity function Φ A (, t = time is linearly polarized, which is indicated by circles in FIG. 1. The light and color-modulated light bundle with the intensity function Φn (t ), is also linearly polarized, which is indicated by dashes in FIG. 1, but to the light Φ A (orthogonal. The two light beams are fed to a device for beam combination 20, which in the example according to FIG. 1 is a polarization prism, with the aid of which the light beams linearly polarized perpendicular to one another are superimposed collinearly. Thus, a single collinear light beam falls on the line mirror 11, which is deflected in the line direction, then strikes the image mirror 12 and is deflected in the image direction. A transformation optics 13 enlarging the deflection angle projects a single light and color-modulated light beam with the intensity Φ A (t) + Φ ß (t) onto the projection surface 17. Within a time period T, which includes the time period for writing a line, the Image information of a line is written as an intensity distribution Φ c {T} along the course of the line. This intensity distribution within the line is detected by the human eye, with the sense of vision combining all lines of an image area described with these lines to form a closed image impression.
Fig. 2 zeigt in vier Funktionen, die zueinander in Beziehung stehen und daher unmittelbar untereinander angeordnet sind. Das Diagramm σ(t) stellt die Ablenkung einer Spiegelfläche des Zeilenspiegels innerhalb einer Periode T = {0 bis 64μs) zum Schreiben einer Zeile dar. Die Zeitangaben entsprechen der CCIR-Norm Standard B, G. Während des Zeitintervalls zwischen Oμs und 52μs wird die optische Information übertragen, die in der Zeile enthalten ist und das Zeitintervall von 52μs bis 64μs ist die sogenannte Totzeit, die den Sprung von einer Spiegelfläche zur anderen Spiegelfläche bei einem Polygonspiegel überbrückt oder die Rückstellzeit eines Kippspiegels ist.FIG. 2 shows four functions which are related to one another and are therefore arranged directly one below the other. The diagram σ (t) shows the deflection of a mirror surface of the line mirror within a period T = {0 to 64μs) for writing a line. The time specifications correspond to the CCIR standard B, G. During the time interval between Oμs and 52μs the transmit optical information contained in the line and the time interval from 52μs to 64μs is the so-called dead time, which bridges the jump from one mirror surface to another mirror surface in a polygon mirror or is the reset time of a tilting mirror.
Wie aus den Diagrammen ΦA( und Φß(t) ersichtlich ist, wird ein optisches Signal nur während des Zeitintervalls von Oμs bis 52μs übertragen, dies zeigen die weiß ausgezeichneten Bereiche, die beispielhaft die Lichtintensität der helligkeits- und farbmodulierbare R-G-B- Lichtquelle 10 als Funktion der Zeit t mit ΦΛ( und der helligkeits- und farbmodulierbare R- G-B-Lichtquellen 10' mit Φß(t) darstellen.As can be seen from the diagrams Φ A (and Φ ß (t), an optical signal is only transmitted during the time interval from Oμs to 52μs; this is shown by the areas highlighted in white, which exemplarily show the light intensity of the RGB light source 10 that can be modulated in brightness and color as a function of time t with Φ Λ (and the brightness and color modulable R-GB light sources 10 ' with Φ ß (t).
Das Diagramm Φc { T } stellt die innerhalb der Periode T einer Zeile zur Darstellung kommende Lichtintensität dar, die vom menschlichen Auge, wie oben beschrieben, innerhalb des Zeitraumes eines vollständigen Bildwechsels wahrgenommen wird. Auch hier stellen die weiß ausgezeichneten Bereiche die Intensität dar. Deutlich ist zum Beispiel zum Zeitpunkt ti zu erkennen, daß die Intensitäten ΦA(II) = 100% und Φß(tι) = 100% sind, die sich innerhalb der Periode T eines Bildes zum Zeitpunkt t| überlagern und somit Φc(tι) = 200% ist. Somit ist in bestimmten Bildpunkten einer Zeile 200% Intensität der im eigentlichen Bild maximal möglichen 100% Intensität vorhanden. Infolge der nichtlinearen und relativen Wahrnehmung von Intensitätsunterschieden durch das menschliche Auge erscheint dort in einem Bild ein sehr hell hervor scheinender heller Punkt, ein Kalligraphisches Licht. Hier stellt jede der Lichtintensitäten ΦA ) und Φß(t) zu einem gleichen Zeitpunkt T einen gleichen Bildpunkt n in der einen m-ten Zeile dar, d.h. eine Verzögerung der die Modulatoren steuernden Signale Δt0 = Oμs.The diagram Φc {T} shows the light intensity which is displayed within the period T of a line and which, as described above, is perceived by the human eye within the period of a complete image change. Here, too, the areas highlighted in white represent the intensity. For example, at time ti it can clearly be seen that the intensities Φ A (I I ) = 100% and Φ ß (tι) = 100%, which change within the period T of an image at time t | overlay and thus Φc (tι) = 200%. Thus, 200% intensity of the maximum possible 100% intensity in the actual image is present in certain pixels of a line. As a result of the non-linear and relative perception of differences in intensity by the human eye, a very bright bright point appears in an image, a calligraphic light. Here, each of the light intensities Φ A ) and Φ ß (t) at the same time T represents the same pixel n in the one m-th line, ie a delay in the signals Δt 0 = Oμs controlling the modulators.
In Bildpunkten, in denen Kalligraphische Lichter dargestellt werden, muß jedoch nicht zwingend die Intensität von 200% eingestellt werden. Es ist auch jeder Wert zwischen 100% und 200%> einstellbar, wie zum Zeitpunkt t gezeigt ist.In pixels in which calligraphic lights are displayed, however, the intensity of 200% does not necessarily have to be set. Any value between 100% and 200%> can also be set, as shown at time t.
In Fig. 3 ist ein weiterer Projektor zur Simulation eines Szenenbildes und Kalligraphischer Lichter dargestellt, der mit vier örtlich getrennten Baugruppen arbeitet: einem Steuerrechner 60, zwei helligkeits- und farbmodulierbare R-G-B-Lichtquellen 10, 10' und einem Projektionskopf 14. Der Projektionskopf 14 enthält das zweiachsig arbeitende Ablenksystem, in diesem Beispiel ein kardanisch gelagerter Schwingspiegel 18. Weiterhin ist eine die Ablenkwinkel vergrößernde Transformationsoptik 13 vorgesehen. Die Verbindungen des Projektionskopfes 14 mit den beiden Lichtquellen 10 und 10' erfolgen optisch durch die Lichtleitfasern 5 und 5' und elektrisch / steuerungsmäßig über Versorgungs- und Signalleitungen 9 und Datenleitungen 6 und 6'. Jede Lichtleitfaser 5 und 5 ' ist jeweils an einem Eingang mit jeweils einem Fasersteckverbinder 7 versehen. Damit ist eine einfache, schnelle und justagefreie Verbindung der beiden relativ ortsunabhängig zueinander stehenden Baugruppen R-G-B-Lichtquellen 10, 10' und Projektionskopf 14 realisert. Eine Elektronikeinheit 8 bzw. 8' ist in jeder der R-G-B-Lichtquellen 10, 10' eingebaut. Die Elektronikeinheit 8 enthält ein Eingangsmodul 30 zur Wandlung eines diesem Kanal zugeordneten Videosignals in ein dem Gerätesystem angepaßtes digitales R-G-B-Videosignal, eine Steuerschaltung 50 zur Ansteuerung des Schwingspiegels 18 für die Bildpunkt- und Zeilenraserung und eine Einheit zur Bildberechnung 40 zur Ansteuerung der Modulatoren 2. die synchron zur zweiachsigen Strahlablenkung erfolgt. Einen gleichen Aufbau weist die Elektronikeinheit 8 ' der R-G-B-Lichtquelle 10' auf. Die Ansteuerung der Elektronikeinneiter. 8 und 8 'erfolgt mit einem Rechner 60, der die eingehende oder gespeicherte Videoinformation E auf die zwei R-G-B-Lichtquellen 10 und 10' verteilt. Die Ausgänge der zwei Lichtleitfasern 5, 5' sind im Projektionskopf 14 räumlich so aneinander geführt, daß diese die austretenden Lichtbündel in einer vorbestimmten Richtungen auf das zweiachsig arbeitendes Ablenksystem strahlen. Dazu sind die Lichtleitfasern 5 und 5 'auf einem Träger 20 mit einem Abstand a parallel zueinander ausgerichtet, fixiert und bilden ein sogenanntes Faser-Duo. Die durch den Träger 20 festgelegte Ebene , in der die Enden der Lichtleitfasern 5, 5' fixiert sind, entspricht im Beispiel der Zeilenrichtung im Bild. Daher werden hier zu einem Zeitpunkt verschiedenen Bildpunkte innerhalb einer Zeile geschrieben. Der Abstand dieser beiden Bildpunkte auf der Projektionsfläche 17 ist mit a' bestimmt und entspricht dem Abstand einer ganzen Zahl n von Bildpunkten innerhalb einer m-ten Zeile.FIG. 3 shows a further projector for simulating a scene image and calligraphic lights, which works with four locally separated assemblies: a control computer 60, two RGB light sources 10, 10 ' that can be modulated in brightness and color, and a projection head 14. The projection head 14 contains the biaxial deflection system, in this example a gimbal-mounted oscillating mirror 18. Furthermore, transformation optics 13 which increase the deflection angle are provided. The connections of the projection head 14 to the two light sources 10 and 10 'are made optically by the optical fibers 5 and 5' and electrically / control-wise via supply and signal lines 9 and data lines 6 and 6 '. Each optical fiber 5 and 5 ' is provided at each input with a fiber connector 7. In this way, a simple, fast and adjustment-free connection of the two assemblies, RGB light sources 10, 10 ' and projection head 14, which are relatively independent of one another, is realized. An electronics unit 8 or 8 'is installed in each of the RGB light sources 10, 10 ' . The electronics unit 8 contains an input module 30 for converting a video signal assigned to this channel into a digital RGB video signal adapted to the device system, a control circuit 50 for controlling the oscillating mirror 18 for pixel and line scanning, and a unit for image calculation 40 for controlling the modulators 2. which is synchronized with the biaxial beam deflection. The electronics unit 8 'of the RGB light source 10 ' has the same structure. The control of the electronics unit. 8 and 8 'is carried out with a computer 60 which distributes the incoming or stored video information E to the two RGB light sources 10 and 10 ' . The outputs of the two optical fibers 5, 5 'are spatially guided in the projection head 14 so that they radiate the emerging light beams in a predetermined direction onto the biaxially operating deflection system. For this purpose, the optical fibers 5 and 5 ' are aligned on a support 20 at a distance a parallel to one another, fixed and form a so-called fiber duo. The plane defined by the carrier 20, in which the ends of the optical fibers 5, 5 'are fixed, corresponds in the example to the line direction in the image. Therefore, different pixels are written here at one point in time on a line. The distance between these two pixels on the projection surface 17 is determined by a 'and corresponds to the distance of an integer n of pixels within an m-th line.
Weiterhin ist eine Koppeloptik 16 vorgesehen, die mit den Ausgängen der Lichtleitfasern 5 und 5' auf dem Träger 10 korrespondiert.Furthermore, a coupling optic 16 is provided, which corresponds to the outputs of the optical fibers 5 and 5 ' on the carrier 10.
Der Abstand a der Lichtleitfaserenden auf dem Träger 10 und die abbildungseigenschaften der Koppeloptik 16 bestimmen den Abstand a' der beiden Lichtbündel auf der Projektionsfläche 17, der durch eine ganze Zahl n Bildpunkte mal Bildpunktabstand festgelegt ist und daher unabhängig von der Transformationsoptik und der Projektionsentfernung ist. Die Ausführung eines derartigen Baugruppe und alternativer Lösungen sind in der WO 98/59500 ausführlich beschrieben.The distance a between the optical fiber ends on the carrier 10 and the imaging properties of the coupling optics 16 determine the distance a 'between the two light beams on the projection surface 17, which is determined by an integer n pixels times the pixel distance and is therefore independent of the transformation optics and the projection distance. The design of such an assembly and alternative solutions are described in detail in WO 98/59500.
Das Faser-Duo ist zum Beispiel so gefertigt und zum zweiachsig arbeitenden Ablenksystem so ausgerichtet, daß die beiden modulierten R-G-B-Lichtbündel auf der Projektionsfläche mit 45 Pixel Abstand a' in der Zeile voneinander entfernt sind. Es werden gleichzeitig zwei kollineare Lichtbündel nebeneinander liegend in einer Zeile geschrieben, wobei jedes Lichtbündel so moduliert wird, daß die richtige optische Information an dem jeweilgen Bildpunkt auf der Projektionsfläche erzeugt wird. Die zeitliche Verzögerung der beiden Signale zur Modulation beträgt dann 2 μs. An Hand von Fig. 4 wird nachfolgend erläutert wie dies gemäß der Erfindung erfolgt. Fig. 4 stellt vier Funktionen dar, die zum Schreiben einer einzelnen Zeile mit Hilfe des Schwingspiegels 18 wesentlich sind. Die bildmäßige Aneinanderreihung vieler Zeilen durch 12 erzeugt das Szenenbild mit den Kalligraphischen Lichtern.The fiber-Duo is made for example, and so aligned to the biaxially working deflection that the two modulated RGB light beams are away from each other on the projection 45 with pixel pitch a 'in the row. At the same time, two collinear light bundles lying side by side in a line are written, each light bundle being modulated in such a way that the correct optical information is generated at the respective image point on the projection surface. The time delay of the two signals for modulation is then 2 μs. 4, it is explained below how this is done in accordance with the invention. FIG. 4 shows four functions which are essential for writing a single line using the oscillating mirror 18. The pictorial stringing of many lines by 12 creates the scene with the calligraphic lights.
Das Diagramm σ(t) stellt die Ablenkung der Spiegelfläche des Schwingspiegels innerhalb einer Periode T einer Zeile dar. Während des Zeitintervalls zwischen Oμs und 52μs wird die optische Information übertragen, die in der Zeile enthalten sein soll und das Zeitintervall von 52μs bis 64μs ist die sogenannte Totzeit, die durch die Videonorm vorgegeben ist. Wie aus den Diagrammen ΦA( und Φß(t) ersichtlich ist, wird ein optisches Signal nur während des Zeitintervalls von Oμs bis 52μs übertragen, dies zeigen die weiß ausgezeichneten Bereiche, die beispielhaft die Lichtintensität der helligkeits- und farbmodulierbare R-G-B- Lichtquelle 10 mit ΦA(I) und der helligkeits- und farbmodulierbare R-G-B-Lichtquellen 10' Φß(t) darstellen. Hier ist im Unterschied zu Fig. 2 deutlich die Verschiebung der Intensität ΦA(tι) zur Intensität Φß(t3) um die Verzögerungszeit Δt0 = ti - 13 = 2μs dargestellt. Das Diagramm Φc { T } stellt die innerhalb einer Periode T einer Zeile zur Darstellung kommende Lichtintensität dar, die vom menschlichen Auge jedoch innerhalb des Zeitraumes eines vollständigen Bildwechsels wahrgenommen wird. Auch hier stellen die weiß ausgezeichneten Bereiche die Intensität dar. Deutlich ist hier zu erkennen, daß der Intensität ΦA I) und die Intensität Φß(t3) innerhalb der Periode T (während des Schreibens einer Zeile) überlagert ist. Somit erscheint dem Betrachter des Bildes der Bildpunkt, der dem Zeitpunkt ti zugeordneten ist. mit einer Intensität von 200%.The diagram σ (t) represents the deflection of the mirror surface of the oscillating mirror within a period T of a line. During the time interval between Oμs and 52μs, the optical information that is to be contained in the line is transmitted and the time interval from 52μs to 64μs is that So-called dead time, which is specified by the video standard. As can be seen from the diagrams Φ A (and Φ ß (t), an optical signal is only transmitted during the time interval from Oμs to 52μs; this is shown by the areas highlighted in white, which exemplarily show the light intensity of the RGB light source 10 that can be modulated in brightness and color with Φ A (I) and the RGB light sources 10 'Φ ß (t) which can be modulated in brightness and color. Here, in contrast to Fig. 2, the shift in intensity iebung A (tι) to intensity Φ ß (t 3 ) by the delay time Δt 0 = ti - 1 3 = 2μs The diagram Φc {T} shows the light intensity which is displayed within a period T of a line, but which is perceived by the human eye within the period of a complete change of image the areas highlighted in white represent the intensity. It can clearly be seen here that the intensity Φ AI ) and the intensity Φ ß (t 3 ) within the period T ( d of writing a line) is superimposed. The image point associated with the time ti thus appears to the viewer of the image. with an intensity of 200%.
Wesentlich ist hier, daß die Modulation des Lichtbündels mit der Intensiiät ΦA zeitlich gegenüber der Modulation des Lichtbündels mit der Intensität ΦB um -Δt0 versetzt ist. Die zeitliche Verzögerung Δt0 muß dabei so groß gewählt werden, daß die beiden Lichtbündel, die mit dem Abstand a parallel aus den beabstandeten Lichtleitfasern austreten, auf der Projektionsfläche mit einem Abstand a' auftreffen und die optische Information erzeugen, die dem jeweiligen Bildpunkten zugeordnet ist. Somit entsteht beim Betrachter der Eindruck, daß sich die Intensitäten der Lichtbündel in bestimmten Bildpunkten summieren, obwohl diese um Δto zeitlich verschoben, nacheinander an den Ort des gleichen Bilpunktes geschrieben werden. Infolge der nichtlinearen, relativen und zeitlich so nicht auflösbaren Wahrnehmung von Intensitätsunterschieden durch das menschliche Auge erscheint dort in einem Bild ein sehr hell hervorscheinender heller Punkt, ein Kalligraphisches Licht. It is essential here that the modulation of the light beam with the intensity Φ A is offset in time by -Δt 0 compared to the modulation of the light beam with the intensity Φ B. The time delay .DELTA.t 0 must be chosen so large that the two light bundles, which emerge from the spaced-apart optical fibers at a distance a in parallel, strike the projection surface at a distance a 'and generate the optical information which is assigned to the respective pixels , This gives the viewer the impression that the intensities of the light bundles add up in certain pixels, although these are shifted in time by Δto and are written successively to the location of the same image point. As a result of the non-linear, relative and temporally unresolvable perception of intensity differences by the human eye, a very bright, bright point appears in an image, a calligraphic light.

Claims

Patentansprüche claims
1. Projektor zur Simulation eines Szenenbildes mit Kalligraphischen Lichtern, insbesondere der Sicht aus einem Flugzeug oder aus einem Schiff, wobei eine Steuereinrichtung die mit einem Modulator des Projektors verbunden ist, Signale für das Szenenbild und Signale für die Kalligraphischen Lichter erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektor (100) zwei Lichtquellen (10, 10') enthält, deren jede in einem festgelegten Zeitverhältnis zur anderen mit Hilfe der Signale (A, B) aus der Steuereinrichtung (60) jeweils ein helligkeits- und farbmoduliertes kollineares R-G-B-Lichtbündel (ΦA ) und Φß(t)) erzeugt, wobei in der ersten Lichtquelle (10) Modulatoren (2) mit einem ersten Signal (A) so angesteuert werden, daß ein erstes R-G-B-Lichtbündel (ΦA( ) die optische Information für das Szenenbild (17) und die optische Information für die Kalligraphischen Lichter enthält und in der zweiten Lichtquelle (10') Modulatoren (2') mit einem zweiten Signal (B) so angesteuert werden, daß ein zweites R-G-B-Lichtbündel (ΦB(t)) nur die optische Information für die Kalligraphischen Lichter enthält, weiterhin ein Mittel zur Strahlzusammenfuhrung (20) vorgesehen ist, aus dem das erste und das zweite R-G-B-Lichtbündel (ΦA ) und Φß(t)) räumlich zusammengeführt ausstrahlen und diese gleichzeitig mit einer einzigen zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung (1 1, 12; 18) so auf die Projektionsfläche projiziert werden, daß sich die beiden R-G-B-Lichtbündel (ΦA( und Φß(t)) in Bildpunkten, in denen die Kalligraphischen Lichter dargestellt werden, intensitätsmäßig überlagern.1. A projector for simulating a scene with calligraphic lights, in particular the view from an aircraft or from a ship, a control device which is connected to a modulator of the projector, generates signals for the scene and signals for the calligraphic lights, characterized in that the projector (100) contains two light sources (10, 10 '), each of which has a brightness and color-modulated collinear RGB light beam (Φ.) each with a fixed time ratio to the other using the signals (A, B) from the control device (60) A ) and Φ ß (t)), wherein in the first light source (10) modulators (2) are controlled with a first signal (A) so that a first RGB light beam (Φ A () provides the optical information for the Contains the scene image (17) and the optical information for the calligraphic lights and in the second light source (10 ') modulators (2') are controlled with a second signal (B) since ß a second RGB light bundle (Φ B (t)) contains only the optical information for the calligraphic lights, further a means for beam combining (20) is provided, from which the first and the second RGB light bundles (Φ A ) and Φ ß (t)) radially merged and simultaneously with a single biaxial deflection device (1 1, 12; 18) are projected onto the projection surface in such a way that the two RGB light bundles (Φ A (and Φ ß (t)) overlap in intensity in pixels in which the calligraphic lights are displayed.
2. Projektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signale (ΦA( und Φß(t)) zu einem Zeitpunkt (t) der optischen2. Projector according to claim 1, characterized in that the first and second signals (Φ A (and Φ ß (t)) at a time (t) of the optical
Information für den gleichen Bildpunkt (n) in der gleichen Zeile (m) entsprechen, das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenführung (20) aus dem ersten R-G-B-Lichtbündel und dem zweiten R-G-B-Lichtbündel ein einziges kollineares R-G-B-Lichtbündel erzeugt und die Strahlablenkung (1 1 , 12; 18) beider R-G-B-Lichtbündel aus einem Ursprungspunkt heraus erfolgt. Correspond to information for the same pixel (s) in the same line (m), the means for spatial beam merging (20) generates a single collinear RGB light bundle from the first RGB light bundle and the second RGB light bundle, and the beam deflection (11 , 12; 18) both RGB light bundles from a point of origin.
3. Projektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenfuhrung (20) ein optischer Verbindungsaufspalter in Form eines Faserkopplers oder eines Streifenwellenleiterkopplers oder eines Prismenteilers ist.3. A projector according to claim 2, characterized in that the means for spatial beam convergence (20) is an optical splitter in the form of a fiber coupler or a strip waveguide coupler or a prism splitter.
4. Projektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signale (A und B), die zu einem Zeitpunkt (t) erzeugt werden, den optischen Informationen für verschiedene Bildpunkte im Szenenbild (17) entsprechen und das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenfuhrung (20) das erste R-G-B-Lichtbündel (ΦA( ) und das zweite R-G-B-Lichtbündel (Φß(t)) in einem definierten Abstand (a) und unter einem definierten Winkel räumlich zusammenfuhrt, so daß die Strahlablenkung beider R-G-B- Lichtbündel aus einer Ebene heraus mit Hilfe der einen zweiachsig arbeitenden Ablenkeinrichtung (1 1, 12; 18) gleichzeitig erfolgt, wobei die durch das erste Signal (A) und das zweite Signal (B) übertragenen Bild-Informationen zeitlich so verschoben sind, daß diese zeitliche Verschiebung (Δto) von einem Abstand (a') der beiden R-G-B-Lichtbündel (ΦA( und Φß(t)) auf der Projektionsfläche, bemessen durch eine ganze Zahl n von Bildpunkten und/oder eine ganze Zahl m von Zeilen und von einer durch die darzustellende Videonorm bestimmten Taktrate der Bildpunkte und/oder der Zeilen abhängig ist.4. Projector according to claim 1, characterized in that the first and second signals (A and B), which are generated at a time (t), correspond to the optical information for different pixels in the scene (17) and the means for spatial beam convergence (20) the first RGB light bundle (Φ A () and the second RGB light bundle (Φ ß (t)) spatially converge at a defined distance (a) and at a defined angle, so that the beam deflection of both RGB light bundles one level out with the help of a biaxial deflection device (1 1, 12; 18) takes place simultaneously, the image information transmitted by the first signal (A) and the second signal (B) being shifted in time so that this shift in time (Δto) from a distance (a ') of the two RGB light bundles (Φ A (and Φ ß (t)) on the projection surface, measured by an integer n of pixels and / or an integer m of lines and of a clock rate of the pixels and / or the lines is determined by the video standard to be displayed.
5. Projektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur räumlichen Strahlzusammenfuhrung (20) eine Spiegelanordnung oder ein optischer Wellenleiter in Form eines Faserduos oder ein Substrat mit zwei aneinander geführten Streifenwellenleitern ist.5. Projector according to claim 4, characterized in that the means for spatial beam convergence (20) is a mirror arrangement or an optical waveguide in the form of a fiber duo or a substrate with two strip waveguides guided together.
6. Projektor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die zweiachsig arbeitende Ablenkeinrichtung ein zweiachsig gelagerter Schwingspiegel (18) ist oder ein Polygonspiegel als Zeilenspiegel (11) und ein Kippspiegel als Bildspiegel (12) ist. 6. Projector according to claim 1, characterized in that the biaxial deflection device is a biaxially mounted oscillating mirror (18) or a polygon mirror as a line mirror (11) and a tilting mirror as an image mirror (12).
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