[发明专利]通过入射光投影生成正视图场景图像的装置

说明书

本发明涉及通过入射光投影在正视图中生成场景图像的，尤其是在训练站中或模拟器中或奇遇环境(Erlebniswelt)中图像显示的一种装置。

从EPO836169 B1中公开了一种训练站，在其上三个投影仪生成在显示屏上成像的划分图像。经准直镜将在显示屏上生成的图像折射到投影面上和提供给演示人员。

通过图像从物体平面出发光学地成像到图像平面上决定了，投影仪是占很大空间地布置在演示人员的背后和远远地布置在他的头部之上的。需要准直镜，以便一般说来在通常从驾驶台看到的范围中生成场景图像的一部分。

在这些例如采用于驾校培训的模拟器上，投影仪是布置在演示人员头部上方约2m处和在演示人员头部后方约1m处。基于光学成像和图像大小的光学规律性这一点是必要的，因为人们希望排除通过人员或通过司机室构造物的引起的要显示正视图场景图像的阴影。所以这样的模拟器是很大的，尤其是在移动的系统上质量大的设备部件位于远离移动轴之外，以至于要控制由所出现的加速力引起的可观的动态负荷。为此需要一种稳定和因而质量大的机械构造，这带来在机械传动和液压传动上的可观的花费。

此外通常所采用的图像投影仪具有微小的景深，并且尤其是在图像边缘上显示出不能令人满意的图像分辨率。

本发明追求这种目标，降低实现训练设备，模拟设备或奇遇环境时的花费，并且改善所生成场景图像的正视图的接近实际性。本发明应既适合于具有移动系统的模拟(″浮动扫描″)，又适合于没有移动系统的模拟(″固定扫描″)。

在通过入射光投影生成正视图场景图像的，尤其是借助投影仪在训练站中或在模拟器中或在奇遇环境中图像显示的装置上，如此来按本发明解决此任务，至少一个投影仪用在投影锥之内从原点出发的，在行方向和图像方向上偏转的，亮度和/或颜色调制的光束将正视图的场景图像投射到投影面上，并且每个投影仪是如此布置的，使得它的原点位于演示人员的视线方向上。

在演示人员之前布置投影仪具有这种优点，大大减少了图像部分通过构造物或观察者引起的可能的阴影。因此可以将投影仪布置得更近于观察者的眼睛高度。这尤其是具有图像失真较小的优点。如果也还应排除这些较微小的图像差错，则可以用较微小的花费实现在场景图像上的必要的修正措施。当人们从局部图像组合成场景图像时，也可以用例如两个或三个的多个投影仪实现本发明的原理。

当在说明书中提及仅一个演示人员时，这不意味着，本发明是局限于具有一个单个人员的用途上。更确切地说，当存在着两个人员，如司机和副司机，或甚至一组人员时，本发明的原理也可以应用。

用从原点出发的偏转的，亮度和/或颜色调制的光束在投影锥之内按行和按图像将场景图像投射到投影面上的投影仪是特别有利的。它们也是在名称″激光投影仪″之下公开的。鉴于光束的成像规律性，这样的投影仪从根本上区别于如LCD投影仪或CRT投影仪那样的普通图像成像投影仪。由于在″激光投影仪″上偏转用于投射一行像点的红绿兰光束，并且在这里不进行从设备内部物面到图像平面中的传统的光学成像，可以达到大得多的投射角和可以在广泛的范围内自由选择投影仪-投影面的距离。

在这样的投影仪上可以进行范围广阔的几何修正，使得由于斜投影的，或由于投影面形状的图像失真是在很大程度上可以修正的。此外这样投影仪的图像在很大景深范围中是清晰的，以至于到投影面的投影距离是大大地可变化的。在DE19737374C2中说明了一种这样的投影仪和图像显示的相应的修正可能性。在此对于眼睛点到投影面的位置修正场景图像，在此情况下图像摄像机或图像计算机摄取和/或计算对于此眼睛点的场景图像。当例如按DE4324849C2的变换镜组得到采用时，投影的原点是变换镜组的输出光圈，否则当不采用变换镜组时，投影的原点是通过多棱镜的行偏转的偏转点。

投影仪是有利地布置在(腹面)正面平面之前的投影射束原点位于其上的一个位置上，演示人员的眼睛点位于此正面平面中。在此位置上投影射束通过演示人员或司机室的可能阴影是最微小的，或者甚至是完全不存在的。

在装置中合理地采用至少有一个曲率中心点的投影面。用圆柱的或弧形的投影面可以特别有利地显示正视图的场景图像，因为可以用接近实际的图像内容来完全充满演示人员的视野。在投影面上尤其是可能涉及鼓形体的，例如球或抛物线鼓形体的内面。