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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR PROJECTING INFORMATION ONTO AN INCLINED SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/027694
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device with at least one even surface (2) and a projection device (4). The even surface (2) is embodied as a display surface, especially a projection surface (3), for representing information of a general kind. An image is projected onto the even surface by means of a projection device (4), whereby a component or the entire surface serves as projection surface. The projection device (4) is positioned in the proximity of the upper edge pertaining to the surface. In a preferred embodiment, the device (4) is mounted to the projection surface or the display surface as closely as possible and in a compact manner. An image of good quality is produced at a small angle (w) by means of special optics and a computer-assisted image distortion and even in an extremely oblique projection. The person looking at the information can stand directly in front of the projection surface at a small distance therefrom without disturbing the projection.

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Inventors:
RICHTER LUTZ (DE)
SVENSSON-HILFORD LENNART (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/003299
Publication Date:
April 19, 2001
Filing Date:
October 09, 1999
Export Citation:
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Assignee:
RICHTER LUTZ (DE)
SVENSSON HILFORD LENNART (DE)
International Classes:
G03B21/00; H04N5/74; H04N5/21; H04N17/00; (IPC1-7): G03B21/13; G03B21/14; H04N5/74; H04N9/31
Foreign References:
DE19737374A11999-03-04
DE19737861C11999-03-04
US5664858A1997-09-09
GB2265064A1993-09-15
DE19540108A11997-04-30
US4422153A1983-12-20
Other References:
ANONYM: "Die Laser-Display-Technologie - unsere Zukunft", INTERNET ARTIKEL, XP002140407, Retrieved from the Internet [retrieved on 20000615]
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Claims:
Patentansprüche
1. Einrichtung zur Darstellung von Informationen mit mindestens einer Anzeigefläche (2) und mindestens einem Projektionsgerät, dadurch gekennzeichnet, daß das Projektionsgerät (4) Mittel aufweist, um eine Schrägprojektion unter einem spitzen Winkel (w) auf eine Projektionsfläche (3) zu ermöglichen.
2. Einrichtung zur Schrägprojektion nach Patentanspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die genannten Mittel aus einer Speziallinse (7) und einer rechnergestützten Einheit (9), für die Verzerrung der Information, bestehen, um den Projektionswinkel (w) zu verkleinern und Informationen auf die Projektionsfläche (3) zu projizieren.
3. Einrichtung zur Schrägprojektion nach Patentanspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß sie als Projektor, insbesondere MultimediaProjektor, ausgebildet ist.
Description:
VORRICHTUNG ZUR PROJEKTION VON INFORMATIONEN AUF EINE GENEIGTE FLACHE Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung von Informationen, Fotos oder Filmen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, mittels einer Vorrichtung optische Infor- mationen, insbesondere Bilder oder Filme, auf einer ebenen Fläche darzustellen.

Die Darstellung solcher Informationen erfolgt im allgemeinen durch Plakate, bewegte Folien, Monitore, Flachbildschirme oder durch Projektion.

Bei bisher bekannten Projektionen steht das Projektionsgerät zwischen Betrachter und der speziell ausgebildeten Projektionsfläche.

Um diesen gravierenden Nachteil zu vermeiden, werden solche Informationen wie in der Patentschrift P 2226 047.5 beschrieben, durch Rückprojektion auf eine Leinwand projiziert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung, mit der als Anzeigefläche verwendeten Wand zur Darstellung der Informationen, hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache und billige Weise statische und/oder dynamische Informationen auf der Anzeigefläche ohne Rückprojektion angezeigt werden können.

In der Erfindung werden als veränderbare Information beispielsweise auch solche Informationen bezeichnet, die durch z. B. das Einschalten und Ausschalten des Projektionsgerätes, nur zeitweise angezeigt werden.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz eines Projektionsgerätes, insbesondere eines Multimedia-Projektors, mittels dessen eine Schrägprojektion, d. h. eine Projektion unter kleinem Projektionswinkel realisierbar ist.

Mit dieser Ausführungsform wird erreicht, daß die Betrachter der Informationsfläche sich nicht mehr in der Projektion befinden, wenn Sie zu nahe an der Projektionsfläche stehen.

Ein weiterer Vorteil ist die Verwendbarkeit beliebiger Flächen als Projektionsfläche. So kann diese Vorrichtung an Wartehäuschen, Werbetafeln, Anzeigen von öffentlichen Verkehrsmittel zum Einsatz kommen.

Alle erläuterten Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den schematischen Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 einen seitlichen Schnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion, Fig. 2 eine frontale Ansicht der Ausführungsform gemäß Figur 1, Fig. 3 einen seitlichen Schnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion, Fig. 4 einen seitlichen Schnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion, Fig. 5 einen seitlichen Schnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion, Fig. 6.1 und 6.2 ein Beispiel eines projezierten Bildes bei der Anordnung gemäß Fig. 1,3,5, Fig. 7 eine Darstellung der Projektion und des Projektionsgerätes der erfindungs- gemässen Projektion, Fig. 7a eine prinzipielle Darstellung eines Aspektes der Verzerrung

Fig. 8 ein Beispiel eines Gesamt-Programmablaufes der Projektion, Fig. 9 eine frontale Ansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemässen Projektion, In den Fig. 1 und 2 ist eine Projektionsfläche einer Werbetafel dargestellt. Durch ein Projektionsgerät 4 wird auf die Anzeigefläche 2 ein Bild P projiziert. Je nach Einstellung der Komponenten, Leistung und Größe des Projektionsgerätes 4, könnte auch der ganze oder teilweise Teil der Anzeigefläche 2 als Projektionsfläche 3 verwendet werden. In der Ausführungsform von der Fig. 1, ist das Projektionsgerät 4 in der Nähe der Decke 5 positioniert. Vorzugsweise ist das Gerät 4 so nahe wie möglich in kompakter Weise an die Projektionsfläche 3 bzw. an die Anzeigefläche 2 anzubringen, damit die Projektion auch auf kleinen, schmalen Projektionsunter- gründen möglich ist.

Dank einer Speziallinse und einer rechnergestützen Bildverzerrung, kann das Projektionsgerät 4 unter einem kleinen Projektionswinkel w gut lesbare und deutlich erkennbare Informationen wie z. B. Dias, Filme, schriftliche Informationen, Bilder, Muster, Oberflächenstrukturen, Informationen zu Hausleitsystemen, Nachrichten der Werbebotschaften, usw. auf eine Anzeigefläche 2 projizieren. Durch dieses Gerät 4 wird also eine extreme Schrägprojektion ermöglicht.

Der Projektionswinkel w, d. h. der spitze Winkel zwischen der vertikalen Achse A der Anzeigefläche 2 und des Strahles auf die Mitte der Projektionsfläche 3, in Fig. 1 mit der Längsachse B des Projektionsgerätes zusammenfallend, kann vorzugsweise kleiner als 45 Grad gewählt werden und beträgt in einer bevorzugten Ausführungsform 23 Grad.

Es ist leicht verständlich, daß mit dieser Schrägprojektion Personen, die vor einer Anzeigefläche stehen, nicht mehr inmitten des Projektionsstrahles stehen, wenn sie sich zu nahe an der Anzeigefläche befinden. Die Betrachter der Information können beispielsweise in einem Abstand von etwa 0,5 m vor der Anzeigefläche stehen, ohne die Projektion zu stören. Ausserdem können sie die Information bequem betrachten und gut lesen.

Da die Information direkt auf die Anzeigefläche projiziert wird, kann der Betrachter die Information lesen, ohne auf seine Position bezüglich des Lichtstrahles zu achten.

Das Projektionsgerät 4 darf grundsätzlich überall positioniert werden. Vorzugsweise ist es zentral oder seitlich, oberhalb bzw. unterhalb der Anzeigefläche 2 bzw. der Projek- tionsfläche 3, in einem kurzen Abstand angeordnet. Mit der Anordnung von der Fig. 1 erfolgt die Schrägprojektion mit einem auf die Anzeigefläche 2 direkt gerichteten Projektionsstrahl.

Die Schrägprojektion kann ausserdem auch in indirekter Weise mit Hilfe von Hilfs- mitteln, beispielsweise mit Hilfe eines Umlenkspiegels 6 realisiert werden. Diese Ausführungsformen sind in den Figuren 3 bis 5 aufgeführt.

In Fig. 3 ist das Projektionsgerät 4 in der Anzeigefläche 2 eingesetzt und es ist so gerichtet, daß seine Längsachse B senkrecht zur vertikalen Achse A der Projek- tionsfläche 3 steht. Das Projektionsgerät 4 projiziert die Information auf einen in Bezug auf die Vertikale geneigten, ihm gegenüberliegenden Spiegel 6, der seinerseits die Information auf die Anzeige Fläche 2 umlenkt.

Je nach Einstellung des Spiegels 6 in Bezug auf die Projektionsfläche 3 bzw. der Anzeigefläche 2 und den Projektor 4, sind mehrere Positionierungen/Einbauvarianten des Projektors 4 möglich.

In Fig. 4 ist das Projektionsgerät 4 beispielsweise in einer Ecke zwischen Decke 5 und der Anzeigefläche 2 befestigt und seine Längsachse ist parallel zur vertikalen Achse der Projektionsfläche. Mittels eines in eine andere Richtung als in Fig. 3 geneigten Spiegels 6, kann auch hier eine Schrägprojektion auf die Anzeigefläche 2 erzeugt werden.

In Fig. 5 sind das Projektionsgerät und der Umlenkspiegel so angeordnet, daß mit minimalem Abstand zwischen Spiegel 6 und Projektionsfläche 3, eine Schrägpro- jektion auf annähernd die ganze Oberfläche der Anzeigefläche zustande kommt.

Durch eine optimale Einstellung des Projektionsgerätes 4 und des Spiegels 6 vor der

Anzeigefläche 2 beträgt der Abstand zwischen Spiegel 6 und Projektionsfläche 3 höchstens 400 mm, im Ausführungsbeispiel 340 mm.

Außer den geschilderten Ausführungsformen, sind alle denkbaren Einbauvarianten möglich, wobei das Projektionsgerät innerhalb oder ausserhalb der bestehenden Baustruktur der Anzeigefläche 2 eingesetzt werden kann und dementsprechend gut, diskret, in kompakter Weise ohne großen Aufwand abdeckbar sein kann, z. B. mit Hilfe eines kleinen, dem Design entsprechenden Abdeckpanels.

Fig. 6.1 und 6.2 zeigt wie ein Bild P auf der Projektionsfläche, bei der speziellen Anordnung gemäß Fig. 5, aussieht. Weiterhin ist ersichtlich, wie durch Projektion von verschiedenen Informationen, wie z. B. Bildern, Mustern, Oberflächenstrukturen, das Design des Projektionsuntergrundes, beispielsweise periodisch, verändert werden könnte. Das kann beispielsweise automatisch, manuell oder mit Fernbedienung erfolgen.

In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung der Projektion auf eine Anzeigefläche 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt, aus der die wesent- lichen Komponenten eines Projektionsgerätes 4 und die mit ihm zusammenarbeiten- den Elemente zur Durchführung der Projektion erkennbar sind. Mit 7 ist das Objektiv und mit 8 eine Aufnahmevorrichtung für vorbearbeitete Bilder bezeichnet. Mit Hilfe eines Zeitgiiedes 10, eines Infrarotsensors 11 und eines Sensors 12, zur Erkennung von Bewegungen, wird das Projektionsgerät durch die Steuereinheit 9 gesteuert. Das Zeitglied 10 und der Infrarotsensor 11 dienen dazu, eine zeitabhängige bzw. manuelle Weiterschaltung der Bilder zu ermöglichen.

Die Schrägprojektion erfolgt durch ein System, bei dem drei Komponenten aufeinan- der abgestimmt und optimiert sind. Die drei Komponenten sind : -Die geometrische Anordnung von Projektionsgerät 4 und Anzeigefläche 2 -die Optik mit der Speziallinse 7, -die elektronisch bearbeiteten Informationen, z. B. Bilder.

Durch die eingesetzte Spezialoptik, d. h. durch das mit einer Speziallinse 7 aus- gerüstete Projektionsgerät 4, das eine an die geometrischen Verhältnisse angepaßte Brennweite aufweist und eine von geometrischen und optischen Parametern ab- hängige Bearbeitung der Bilder in einem Computer, wird auf der Anzeigefläche 2 ein in der Optik und in den Helligkeitswerten hochqualitatives verzerrtes Bild erzeugt.

Durch eine bestimmte Anordnung der optischen Elemente des Projektionsapparates und eine elektronische Bearbeitung der Information fur ihre künstliche Verzerrung, kann man also eine Schrägprojektion unter einem kleinen Winkel w realisieren, mit der Informationen hoher Qualität angezeigt werden können.

Ob eine Umlenkung des Lichtes durch einen Spiegel 6 erfolgt oder erfolgen muß, hängt nur von den Anbringungsmöglichkeiten des Projektionsgerätes ab.

Anhand der Fig. 7a wird das Prinzip der Verzerrung schematisch beschrieben. Die Vorverzerrung erfolgt durch elektronische, vorzugsweise digitale Vorbearbeitung des Informationsmaterials in einem Computer. Mit LQ ist eine Lichtquelle und mit BV eine Bildvorlage bezeichnet. Bei der Projektion der Bildvorlage auf die Anzeigefläche wird normalerweise, ohne spezielle Modifikationen in der Optik, ein stark verzerrtes Bild erzeugt. Um diesen Nachteil zu korrigieren, wird eine Speziallinse und eine elektro- nische Vorverzerrung der Bilder eingesetzt.

Vorverzerrung und Speziallinse bewirken im Prinzip dreierlei : -Die Bildvorlage BV wird geometrisch verzerrt, indem die projizierten fernen Bereiche gegenüber der dem Projektor nächsten Bildlinie BL1 in Richtung X seitlich komprimiert werden, -die durch den Strahlengang erzeugten seitlichen Zwickel Z, welche keine Bildin- formationen enthalten, werden abgedeckt, -die Lichtdurchlässigkeit der Bildvorlage BV nimmt von der dem Projektor nächsten Bildlinie BL1 zu der dem Projektor fernsten Bildlinie BL2 mit dem Quadrat der Entfernung zu, damit die Lichtstärke auf der ganzen Projektionsfläche gleich bleibt.

Der Einfachheit halber sind die Bildlinien in Fig. 7a mit geraden Linien markiert, obwohl sie in der Realität gekrümmt sind.

Als Anzeigeflächen können vorzugsweise konventionelle Wände oder Türen sowie Werbetafeln benutzt werden, die z. B. heligrau oder weiss lackiert sind.

Zweckmässigerweise werden glatte Flächen bevorzugt. D. h. es werden keine aktiven Komponenten an der Projektionsoberfläche 3 oder an der Wand benötigt, lediglich eine geeignete Oberflächenstruktur und-farbe.

Für den Projektor 4 können, je nach Zweck, verschiedene Lampen mit unterschied- lichen Leistungen Verwendung finden, z. B. 150 W oder 250 W Halogenlampen oder konventionelle Lampen.

In der Fig. 8 sind in einem Flußdiagramm mögliche Programmabläufe der Projektion dargestellt. Dargestellt wird ein Gesamt-Programmablauf. Beim Start 13 der Projektion wird in Schritt 14 ein erstes Bild eingestellt und in Schritt 15 projiziert. Ist eine vorgege- bene Zeit abgelaufen, Schritt 16, dann wird zum nächsten Bild weitergeschaltet, Schritt 17, und der Prozeß geht bei Schritt 15 weiter. Während der vorgegebenen Zeit kann man in Schritt 18 durch Fernbedienung ein Bild auswählen und es in Schritt 19 einstellen, durch die Projektion des Bildes wird dann der Prozeß in Schritt 11 beendet.

Will man nicht das Bild in Schritt 18 durch Fernbedienung auswählen dann geht der Prozeß bei Schritt 16 weiter.

Die lnformationsvermittlung gemäß der Erfindung wird insbesondere bei allen Anzeigeflächen, Projektionsflächen und sonstigen Werbeflächen in verschiedenen Branchen Anwendung finden.

Bezugszeichenliste 1. Boden 2. Anzeigefläche 3. Projektionsfläche 4. Projektionsgerät 5. Decke 6. Spiegel 7. Speziallinse 8. Aufnahmevorrichtung 9. Steuereinheit des Projektionsgerätes 10. Zeitglied<BR> 11. Infarotsender 12. Sensor 13-21. Schritte des Programmablaufes der Projektion w. Winkel P. Bild A, B. Achsen LQ. Lichtquelle BV. Bildvorlage BL1. Bildlinie BL2. Bildlinie Z. Zwickel X. Achse