[发明专利]用于投影自由曲面或倾斜投影表面的显示整体图像的投影显示器和方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及用于显示整体图像的投影显示器和方法。

背景技术

屏幕上动态图像内容的投影或者作为具有数字液晶成像系统的虚拟图像的投影基于根据现有技术的具有映射光学通道或者在投影光学装置前方合并光路的三通道的投影设备，从而实现色彩混合。

具体地，US 2009 323 028 A1示出了由LED通过色彩序列方式进行照明的皮可（pico）投影仪。此外，US 2009 237 616 A1描述了具有在投影光学装置前方合并的三条色彩通道的投影显示器。

然而，如果现有领域中已知的系统尺寸降低，以用于实现微型化的皮可投影仪，则投影图像产生发光度损失。由于通过这些系统中存在的成像系统的小表面的透射光通量的限制，所以仅可能以限制性方式实现已知投影系统的微型化。该连接由集光率（etendue）守恒的光学原理测定。光源的集光率或者光抓取如下：

E=4πn²ΑsinΘ

从其发光表面A产生，发散的半角Θ和折射率n保持为具有理想光学映射的常数。实际的光学装置增加集光率或者降低系统透射。因此，在投影光学系统内具有用于最小透射光通量的给定亮度的光源必须具有最小的物体表面。

由于单通道投影系统内的光学定律（例如，固有的光晕、映射误差）以及映射表面等常见问题，因而从一定程度上还增加了系统的安装长度，从而使得微型化变得更加困难。

发明内容

DE 102009024894中描述了一种该问题的解决方案。DE 102009024894中描述了一种具有光源和规则布置光学通道的投影显示器。由于相对于成像结构略微减小了投影透镜的中心间距，所以相应的成像结构和相应的投影光学装置从阵列中心到阵列外部产生逐渐增加的偏置，因此，在有限的距离内产生真实的各个映射或者图像叠加。由于分割成几条通道，所以可以降低成像结构与投影光学装置之间的距离，即，安装高度，从而在具有其他优点的同时实现微型化。

然而，当结合弯曲的或者倾斜的投影表面使用上述系统时会产生若干问题。所述上述描述的系统仅结合平面投影表面的使用来实施。通常，问题是在确保高对比度和锐度映射时，图像的前方投影极大地改变投影距离、或者倾斜、弯曲表面、以及自由形态屏幕几何学。通过根据向普鲁（Scheimpflug）原理使物体和投影光学装置大幅度地倾斜能够获得用于倾斜平面屏幕的清晰成像。然而，该已知的解决方法不适用于弯曲的投影表面。而且，倾斜增加所需的安装空间。如果即使实现了不同倾斜程度的自适应性，这需要用于实现成像结构与投影光学装置之间倾斜的机构，而这与期望的微型化和低生产成本以及坚固构造产生冲突。增加的f数能够通过增加焦点的深度解决该问题，但是由于该问题将转向光源，所以增加的f数也伴随引起其他问题的低光强度，此外还与微型化产生冲突。

因此，本发明的目的是提供用于显示整体图像的投影显示器和方法，其至少部分克服上述问题，即，当使用自由曲面的投影表面或者倾斜的投影表面时获得改进的投影质量，并具有相同或者相当的小型化以及相同或者类似装置耗费（effort）。

通过根据权利要求1或者28所述的投影显示器和根据权利要求27或者33所述的方法可实现此目的。

本发明的实施方式提供具有成像系统和多通道光学装置的投影显示器，该成像系统被实施为在成像系统的成像平面的子区（sub-area）的诸如二维分布等分布（distribution，分布方式）产生个体图像（individual image，单个图像），并且多通道光学装置被配置为每个通道映射各个成像系统的一个分配的个体图像或者分配的子区，使得个体图像的映射至少部分地被叠加（superimpose）到投影表面中的整体图像，其中，投影表面是非平面的自由曲面（例如弯曲表面）和/或相对于成像平面倾斜，并且成像系统被实施为使得通过多通道光学装置均被叠加在整体图像中相应公共点的子图像中的点的星座根据整体图像中相应公共点距多通道光学装置的距离而不同。