(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ平行の光束を二次元的に偏向し映写面(101)上を走査することにより表示されるビデオ画像の幾何形状画像歪みの補正方法であって、
前記ビデオ画像は、各線が複数の画像ポイントを有する少なくともｎ個の複数の線からなるものであり、前記光束は、前記ビデオ画像の画像ポイント情報に従って輝度変調されるものであって、かつ前記画像ポイントを順々に照射するものであり、未補正の前記ビデオ画像が前記映写面に表示された場合の前記ビデオ画像のi番目の線（0≦i≦n）は、前記映写面上の位置xaiで始まり、位置xeiで終わるものであり、補正されるべき前記幾何形状画像歪みは、前記ビデオ画像の前記各線の長さに影響を及ぼすものを含む、ビデオ画像の幾何形状画像ひずみの補正方法において、
前記各線の間隔が前記映写面上で均一となるように、前記ビデオ画像における各線の線間隔を再計算するとともに、
補正後のビデオ画像が前記映写面に表示された場合の全ての線についての前記映写面上の開始点をxad、終了点をxed
0003681408.tif 000022
としたとき、前記各線の画像ポイントの全てが、前記映写面上の前記xadと前記xedとの間の領域内で表示されるように、前記各線における画像ポイントの密度を再計算し、
再計算された前記各線の線間隔及び再計算された前記各線における画像ポイント密度で前記ビデオ画像を表示することを特徴とする補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、同一時間間隔Ｔであらゆる線が走査され、前記光束がxadからxedの間の領域の外側でブランクにされ、各線の全ての画像ポイントがxadからxedの範囲を走査する時間間隔内で前記映写面に書き込まれることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、あらゆる画像ポイント用光束の輝度を照射時間に反比例して制御することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記輝度の制御は画像ポイント情報を記憶装置(83)から読み出した後に実行されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、前記再計算された各線の線間隔は一定ではなく、かつ、前記ビデオ画像全体における複数の線間隔は、それぞれの大きさの違いが最大で30％であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、i番目の線の点xのビデオ情報Vi(x)が無歪み画像のビデオ情報ViT(x)から以下の式の最大量だけ異なるように、各線を走査することを特徴とする方法。
0003681408.tif 000023
ただし、上式で決まる値Δxiは、ビデオ画像のビデオ規格に従って画像ポイント数で割った線長さの0.3倍よりも短い。
【請求項７】
ほぼ平行の光束を二次元的に偏向し映写面(101)上を走査し、かつ、幾何形状画像歪みを請求項１〜６のいずれかの方法に従って補正することによりビデオ画像を表示するための装置であって、
前記ビデオ画像は、各線が複数の画像ポイントを有する少なくともｎ個の複数の線からなるものであり、未補正の前記ビデオ画像が前記映写面に表示された場合の前記ビデオ画像のi番目の線（0≦i≦n）は、前記映写面上の位置xaiで始まり、位置xeiで終わるものであり、補正されるべき前記幾何形状画像歪みは、前記ビデオ画像の前記各線の長さに影響を及ぼすものを含み、かつ、
前記ほぼ平行な光束を放射する輝度変調の可能な光源と、
前記光束を二次元的に偏向するための偏向装置と、
前記光源を輝度変調するための画像ポイント情報を順々に保存するための記憶装置と、
前記偏向装置を制御し、かつ、前記光源を変調する制御装置とを備える装置において、
前記制御装置は、
前記映写面上に照射される前記各線の間隔が均一となるように、前記ビデオ画像における各線の線間隔を再計算するとともに、
補正後のビデオ画像の全ての線についての前記映写面上の開始点をxad、終了点をxed
0003681408.tif 000024
としたとき、前記各線の全ての画像ポイントが、前記映写面上の前記xadと前記xedとの間の領域内で表示されるように、前記各線における画像ポイントの密度を再計算し、
再計算された前記各線の線間隔及び再計算された前記各線における画像ポイント密度で前記ビデオ画像が表示されるように制御するものであることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置であって、各線は一定の時間間隔Ｔで走査され、前記制御装置はxadからxedの領域の外側において光束をブランクにし、xadからxedの領域を走査するための、前記時間間隔Ｔよりも小さい時間間隔で、各線の全ての画像ポイントを書き込むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、表示するビデオ画像のビデオ規格の画像ポイント数よりも、各線の画像ポイントの数が大きいことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、制御装置(17)はxadからxedの領域を走査するための時間間隔の前後に必要とされるダーク画像ポイント情報を記憶装置(83)に保存し、記憶装置(83)内の線情報を時間間隔Ｔの間に偏向装置に供給することを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれかに記載の装置であって、前記再計算された各線の線間隔は一定ではなく、かつ、前記ビデオ画像全体における複数の線間隔は、それぞれの大きさの違いが最大で30％であることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれかに記載の装置であって、前記偏向装置は、i番目の線の点ｘにおけるビデオ情報Vi(x)が無歪み画像のビデオ情報ViT(x)から以下の式の最大量だけ異なるように各線を走査するように制御されることを特徴とする装置。
0003681408.tif 000025
ただし、上式で決まる値Δxiは、ビデオ規格に従ってビデオ画像の画像ポイント数で割った線長さの0.3倍よりも短い。
【請求項１３】
請求項７〜１２のいずれかに記載の装置であって、拡大光学装置(13)を有することを特徴とする装置。
【請求項１４】
第１コンポーネント・グループ(14)と、
第２コンポーネント・グループ(10)と、
前記第１コンポーネント・グループと前記第２コンポーネント・グループを結合するための少なくとも一つの導光ファイバー(5)と、
前記第１コンポーネント・グループを前記映写面に対して所定の角度で固定する固定装置とからなる請求項７〜１３のいずれかに記載の装置において、
前記第１コンポーネントグループは、前記導光ファイバーの一端を挿入する少なくとも一つの第１のソケット、および、前記第１のソケットから導入される前記ほぼ平行な光束を偏向する前記偏向装置を有するものであり、
前記第２コンポーネントグループは、前記導光ファイバーの他端を挿入する少なくとも一つの第２のソケット、前記制御装置、および、前記第２のソケットに対して前記ほぼ平行な光束を導入する前記輝度変調の可能な光源を有するものであって、
前記所定の角度の画像に生じた歪みを修正するように前記補正が行なわれることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置であって、前記固定装置は第１コンポーネント・グループ(14)を部屋の天井、壁、又は床に固定する固定手段と、映写面(101)として機能するスクリーンを部屋の壁に固定するための固定手段とを含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の装置であって、第１コンポーネント・グループ(14)及び第２コンポーネント・グループ(10)は１つの筐体に統合され、この筐体を部屋の壁、天井、又は床に固定するための固定手段を筐体が備えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載の装置であって、ビデオ画像が上記所定の角度で表示されるように、第１コンポーネント・グループ(14)を映写面(101)に関して中心から外すように固定する保持装置を映写面の端に備えることを特徴とする装置。
【請求項１８】
ビデオ画像を、幾何形状画像の歪みを引き起こす傾いた映写面(101)に表示するための装置であって、
ビデオ画像の画像ポイントを連続的に照射するための実質的に平行な光束の変調可能な光源(1)と、
光束を二次元で走査するための偏向装置(11、12)と、
少なくとも映写面の傾きに関する画像の歪みを修正するための計算を通して得られる関数に従って光束の輝度変調と光束の偏向を制御し、計算された線間隔と画像ポイント密度で前記ビデオ画像を表示する制御装置(17)とを備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、多数の線を含み、あらゆる線が多数の画像ポイントを持つビデオ画像の幾何形状画像歪み（以下、画像エラー）の補正方法に関する。この補正を必要とする画像エラーは、線長さに影響を及ぼし、未補正幾何形状画像エラーのi番目の線が映写面上の位置xaiで始まり、位置xeiで終わる。さらに、本発明は、ビデオ画像を映写面上に表示するための装置に関する。このビデオ画像では多数の線の画像ポイントが順々に照射され、さらに幾何形状画像エラーがこの方法に従って補正される。これらの補正を必要とする画像エラーは、線長さに影響を及ぼし、さらに未補正幾何形状画像エラーのi番目の線は、映写面上の位置xaiで始まり、位置xeiで終わる。さらに、本発明は、ビデオ画像を映写面上に表示するための装置に関する。この表示は傾いた映写面上で行われる。
前記タイプの幾何形状画像エラーは、たとえば、トランスペアレンシーのある角度で映写される場合に発生する。オーバーヘッド・映写機については、ミラーはWO97/03380に基づいて補正される。この映写機では、画像は、ミラーによって映写面の背面に映写される。映写面に対するミラーの傾きは、映写機から映写面までの光経路が画像の全領域においてほぼ同じの台形歪みを補正するように調整される。
ドイツ特許出願公告第DE3243879C2号に従うビデオ映写においても、前記オーバーヘッド・映写機での映写と同様に、ミラーを使用して、斜め映写（対角映写）によって発生する台形歪みを補正している。
前記のミラーによる補正は、非常に大きな大型画像映写用ミラーを必要とする。したがって、広い場所を必要とし、さらにミラーが視界から映写面を見えないようにしないので背面映写にかなりの制約がある。
欧州特許出願公開第EP0756425A2において開示されたビデオ技術では、ビデオ画像で制御される液晶マトリックスをスクリーンに映写する。この場合、台形歪みは、ミラーを使用せずに画像のあらゆる線を最短長さを基準にして短くすることで補正される。この目的のため、画像は、対角映写による歪みを正確に補正するように台形の液晶マトリックス上に歪ませられる。このタイプの映写画像の歪みは、短い線の画像ポイントを省くようなLCD画像の場合に実行される。しかし、非常に大きな角度では、解像度が非常に大きく低下するので高解像度の画像を表示できない。
ビデオ画像の対角映写では、上記タイプの台形歪みは線長さを変える。たとえば、フレーム走査の方位が小さな角度で実行される場合などである。さらに、これは、線の画像ポイントの関連密度を変える。それは、これらのエラーが本質的に、線情報を修正して補正する以外にないためである。
本発明の目的は、前記タイプの画像エラーの補正方法及びその方法を実行するための装置を提供することにある。大きな角度の場合の画像ポイントの欠落による情報の喪失を低減できる。
この目的は、前記タイプの方法によって満たされる。この方法では、ビデオ画像の画像ポイントを順々に照射するために十分に平行な光束が二次元の映写面に偏向され、光束が偏向されるあらゆる位置にある画像ポイントの光束は、歪みのないビデオ画像の画像ポイント情報に従って輝度変調され、補正される画像の線の開始点とする値は
0003681408.tif 000002
で定義され、さらに補正される画像の線の終了点とする値は
0003681408.tif 000003
で定義され、ただし、xed＞xad、ならびにあらゆる線の光束は、線ｉのあらゆる画像ポイントを順々に表示するように映写面上の領域[xad;xed]内に偏向される。本方法を実行するための発明による装置は、ビデオ画像の画像ポイントを順々に照射するために十分な平行光束の輝度変調を可能にする光源、二次元において光束を走査するための偏向装置、Ｎ画像ポイント光源の輝度変調情報を順々に保存するための記憶装置、２つの値xad及びxed、ただし、xed＞xad、ここでは、xadは補正された画像の線の開始点を意味し、ただし、あらゆる線ｉについて
0003681408.tif 000004
さらにxedは補正された画像の線の終了を意味し、ただし、
0003681408.tif 000005
ならびに関数に従って光源を偏向したり偏向装置を制御するための制御装置を備えている。この関数によって、光束は、順々に偏向用の線ｉの画像ポイントをすべて映写面上に領域[xad;xed]内に表示できるように偏向され、そして輝度変調されるか、またはそのいずれかが行われる。さらに本発明に従って、対角映写におけるエラーを補正するための特殊装置、ビデオ画像の画像ポイントの順々放射のための十分に平行な光束の輝度変調が可能な光源、二次元で光束を走査するための偏向装置、ならびに少なくとも傾きに関して画像の計算歪み修正を通して得られた関数に従って光束の輝度変調及び偏向を制御する制御装置を備えている。
したがって、本発明に採用している技術は、欧州特許出願公開第EP0756425A2号に採用されているものとは完全に異なる。つまり、LCDマトリックスの代わりに、たとえば、レーザで生成可能な十分に平行な光束を画像の順次走査に使用している。したがって、本技術は画像マトリックスに依存しない。この技術は常に距離に関係なく、特別な光学装置がなくても画像が鮮明である利点がある。この鮮明性は、実際的には光束の直径にだけ制限される。したがって、適切に制御することで、たとえば、線長さの変化で表す歪みを補正するように解像度を低下させずに画像を歪ませることができる。
特に、対角映写による画像を表示するための装置では、画像内容が再び計算され、再計算された画像の線密度及び画像ポイント密度は、映写による歪みがビデオ画像の歪み修正を可能にする歪み手法で表示される。この方法では、ビデオ画像をほぼ所望する精度で表示できる。当然、前記CADアプリケーションに対する計算及び表示の精度は、テレビ画像の精度よりもかなり高い。その理由は、人間の目の解像能力が大きくないためである。しかし、原理は同じである。以下に示す実施例では、矯正方法又は歪み修正方法で表示される歪み画像の計算についての詳細情報を提供する。
この計算は、あらゆるビデオ画像のために再度実行する必要はない。たとえば、歪み修正の目的で歪ませるビデオ画像は、ビデオテープに保存され、ビデオテープからビデオ画像の連続表示において簡単に読み出されることで十分である。さらに、計算についても対角映写にだけに制約されない。偏向装置の偏向動作のような光学的影響も再計算に考慮される。以下に示す実施例においてもこの問題について詳しく説明する。
本発明の好適な実施例において、光束の輝度変調のために求めた線情報を順々にＮ画像ポイントとして記憶装置に保存する方法、及び走査長さ(xad-xai)の時間間隔中に光束をあらゆる線ｉの開始点でブランクにする方法について説明する。さらに、光束の輝度変調のために求めた線情報は、走査長さ(xed-xad)の時間間隔内に記憶装置から読み出され、光束は、この時間間隔内に読み出した情報によって輝度変調され、さらに映写面上のＮ画像ポイントを連続して照射した後、各線を走査するための時間間隔Ｔの残り時間の間、光束はブランクにされる。本発明のさらなる好適な開発においては、あらゆる線の固定時間間隔Ｔを事前に設定し、さらに長さ(xad-xai)を走査する時間間隔中に線ｉの各開始点で光束をブランクにする関数に従って制御装置が輝度変調される。さらに、光束の輝度変調のために定量するＮ画像ポイントの情報は、長さ(xed-xad)を走査する時間間隔内に記憶装置から読み取られ、光束は、この情報と共に輝度変調され、さらに映写面上のＮ画像ポイントを連続して照射した後、各線を走査する時間間隔Ｔの残り時間の間、光束はブランクにされる。
したがって、異なる線偏向関数を使用して異なる線の走査を制御することも可能であるが、その代わりに補正を制御する時間制御が備えてある。この目的のため、画像が表示される内部領域は、補正領域のために線偏向及びフレーム偏向を通して、つまり線ｉの走査で指定した極値計算のxai及びxeiによってアクセスできる映写表面の位置からの補正処理のために選択される。このタイプの選択は、映写面上に表示された画像の線の開始位置と終了位置を記述する２つの値xad及びxedの決定につながる。以下に、これらの値の位置を図で明確に示す。
前記の時間制御は、ビデオ画像のあらゆる線を同一時間間隔Ｔ内で走査するように機能する。ここでは、台形エラーの結果として、xad及びxedで指定した領域の外側で発生する領域は、ブランクにされる。一方、引き続いて、光束が映写面上にxedとxadの間の間隔で配置される領域Ｎ画像ポイントのために、完全な形で保存された線情報は、幾何形状的に正しい方法で映写面上に書き込まれる。映写角があまり大きくない場合、つまり、小さな歪みしか補正しない場合、画像ポイントは、あらゆる画像ポイントに同一の(xed-xad)*T/[N*(xei-xai)]の時間間隔で表示できる。しかし、線情報の非線型歪みが大きい場合、一連の各々の画像ポイントを表示するための時間間隔は、補正を必要とする歪みに従って適切に選択することが望ましい。この必要な補正については、幾何光学における光学装置の技術に通じた方法で異なる装置ごとに計算できる。この幾何光学における光学装置の技術においては、映写表面は、画像ポイントで占領され、そしてこれらの画像ポイントを照射する光束経路は、偏向角度とあらゆる画像ポイントを画像化するための走査時間との関係が強制的に指定される偏向装置まで追跡される。
本発明のさらなる好適な開発では、あらゆる画像ポイントの光束の輝度は、照射時間に反比例するように制御される。このさらなる開発によって、光束の輝度は、異なる走査時間及び異なる照射時間に対応して連続的に動作する光源において修正される。この目的のため、特に減衰器を装置用に備えてある。減衰が増幅よりも発生する。その理由は、この方法では、光束を発生するためのレーザ（実施例で説明する）の出力限度は、超過しないことを確認できるからである。
この修正済み画像ポイントの輝度に関する制御は、制御されている異なるポイントで実行できる。さらなる好適な開発に従って、正比例制御は、情報を記憶装置から読み出した後に実行される。この方法では、記憶装置内の情報の長さを節約できる。その理由は、照射時間に関する変更による情報の必要に応じて増加するダイナミックは、画像の解像度によって発生する記憶装置の必要なワード長さを増大するためである。
以外にも、本発明によって、歪みは、フレームの偏向方向、つまり線に垂直に起こせることが分かった。この目的のため、テレビ技術において一般的な偏向角度の一定変化による走査を省略でき、その制御は、映写画像の線間隔を再び均一にする関数に従って選択できる。この点に関して、本発明のさらなる有利な開発では、光束は、画像全体で隣接する線間隔が互いに最大30％、特に10％未満で異なることをベースとする関数でもってフレーム方向に走査されるようになっている。対応する装置において、フレーム方向に偏向するための偏向装置は、画像全体での隣接する線間隔が互いに最大30％、特に10％未満で異なることをベースとする関数でもって偏向角度の一定変化との差異で制御される。前記の10％及び30％の限度は、残っている可能性のある線間隔を適切な距離で感知されるのを防止するために十分である。一方、前記の許容値は、機械的な動き及び結果として生じる慣性のため、あらゆる線を偏向するための線間隔を無条件に補正するために事前に設定した関数に正確に従えないフレーム・ミラーによる画像偏向を可能にする。
制御関数は幾何形状的に決定される。たとえば、ビデオ画像に使用可能な映写面の領域は一様に画像ポイントで占め、さらに画像ポイントの照射装置を実現された光束は、偏向角度と線との関係を決定するために偏向装置までたどる。極端な場合、曲面に映写する場合、又は画像を映写中に回転する場合、偏向も線の各々の画像ポイント位置で左右できるので、少なくとも線偏向の線形成分はフレーム偏向に混成できる。その逆の混成も可能である。さらに、画像情報は、もはや二次元の画像記憶装置からは読み取られないが、この場合には、情報の読み取りアドレスも入力アドレスから適切に構成できる。以下に、この目的についての他の方法を実施例で詳細に述べる。
同様に、線内の許容内にある画像ポイントの間隔の限度も指定できる。しかし、光束を連続的に書き込む場合は、画像ポイントは意味をなさい。このため、これらの歪み偏向のための限度は、表示するビデオ情報Vi(x)と、完全に無歪み画像を表示する場合に生じるビデオ情報ViT(x)とで比較される。したがって、さらなる開発では、光束を１つの関数によって線方向に走査することを示す。その関数では、あらゆる場所xにある画像情報の線ｉのビデオ情報Vi(x)は、無歪み画像のビデオ情報ViT(x)を基準にして以下の最大量だけ異なる。
0003681408.tif 000006
ただし、この式で決まる値Δxiはビデオ規格に従ってビデオ画像の画像ポイント数で割った線長さの0.3倍よりも短く、特に0.1倍よりも短い。この場合には、線偏向に関する偏向装置は、偏向角度の一定変化との差異で制御される装置が備わっている。この偏向角度では、あらゆる場所xにおける画像情報の線ｉのビデオ情報Vi(x)は、以下の式の最大量だけ無歪み画像のビデオ情報ViT(x)と異にする。
0003681408.tif 000007
ただし、この式で決まる値Δxiはビデオ規格に従ってビデオ画像の画像ポイント数で割った線長さの0.3倍よりも短く、特に0.1倍よりも短い。
明らかのように、画像ポイント密度は、線及び線のあらゆる画像ポイント位置で厳格に左右できる。同様に、映写面上の実質的に平行な光束の光点も照射される必要のある画像ポイントに従って大きくなったり、小さくなったりする。このため、光束の直径は、一般に達成可能な解像度に関連して最も好適でない画像ポイント位置においても大きな画像ポイントが常に適切に表示されるように選択される。しかし、これは、画像内の他の画像領域については、解像度を増大できることを意味している。この解像度の増大には、追加の画像ポイントを生成するために周知のタイプの補間アルゴリズムを使用できる。情報は、一般にこの方法で線の数を増大することなしに得られる。その理由は、ビデオ画像の画像ポイント密度が常に画像の伝送帯域幅によって制限されるためである。したがって、追加の画像ポイントの生成が大量Ｎの保存場所を線の補間のために提供したり、さらに前記ビデオ規格で線を表示するための画像ポイント周波数に基づくよりも高周波で保存するためのアナログ・ビデオ信号を走査することで一般に十分である。したがって、本発明のさらなる好適な開発によって、数Ｎは、表示されるビデオ画像のビデオ規格の画像ポイント数よりも大きい。
したがって、アナログ・ビデオ信号は、それ相応に高解像度で保存する前にすでに走査され、そして増大した解像度で短い時間間隔で表示できる。
数量Ｎが増大すると、本発明のさらなる開発においてさらなる利点がある。このさらなる本発明の開発は、制御装置も低輝度の画像ポイント情報を記憶装置に保存することを特徴とする。この低輝度の画像ポイント情報は、長さ(xed-xad)を走査するための時間間隔の前後で必要である。さらにこの方法で生成された記憶装置の線情報については、時間Ｔの間の完全な形で偏向装置に供給できることも特徴とする。偏向装置は、常に記憶装置の読み出しと同じ方法で動作できる。本発明に従って対応する情報を記憶装置内に保存してブランクにされる画像ポイント用データを準備すると、走査する予定の完全な線が保存されている線内に生成される。これは、幾何形成画像エラーの修正に必要な回路に関してかなりの利点がある。この利点は、以後の実施例でより明確になる。特に、このさらなる開発において簡単な方法で幾何形成画像エラーに関して画像変換を２方向にリアルタイムで実行できる。この変換は、特にビデオ周波数が高いので高速電子機器回路と２方向の歪みしか実現できない。
上述したように、この画像変換は、本発明のさらなる好適な開発によって非常に有利になる。この好適な開発では、ビデオ画像を表示する前に、ビデオ画像は、無歪み画像を表示するための画像ポイントの偏向及び空間相互関係について再計算される。
前記タイプの幾何形状画像エラーの本発明による補正の可能性は、予期しない利点を提供する。補正方法の結果として、ビデオ画像を部屋の壁、たとえば、天井に映写する場合、映写面に対して従来の技術のごとく大きな角度でレーザのビデオ装置を準備できる。
ある角度で映写して発生した画像歪みも同様に、本方法で補正できる。映写面及びレーザ・ビデオシステムを適切に準備すると、人がレーザ光の領域に入る可能性を除外する映写幾何形状を選択できる。そのためレーザの安全に必要な法的条件をより容易に、又は余分な費用をかけずに満たすことができる。これに関して、特に、本発明に従った装置の好適な開発は、次の点を提供する。第１コンポーネント・グループは、偏向装置、及び導光ファイバーを挿入してソケットに導入する光を偏向するために偏向装置に案内するソケットを少なくとも１個を有し、次のコンポーネント・グループは、第１コンポーネント・グループから分離して、制御装置、輝度変調を行える光源、導光ファイバーを挿入して輝度変調された光源の光を導入するソケットを少なくとも１個、第１コンポーネント・グループと第２コンポーネント・グループをそれぞれのソケットを通して結合する導光ファイバーを少なくとも１本、及び映写面に対してある角度で設定できる第１コンポーネント・グループを固定する機構を有している。これによって、補正はこの角度で画像に発生した歪みを調整できるようになっている。
偏向装置は、レーザ及びその変調制御を有するコンポーネント・グループから分離されているという事実によって、例で述べたように部屋の天井に第１コンポーネント・グループとしての小さな映写ヘッドのみを固定する必要がある。この固定は、機械的なノウハウを少ししか持っていない平均的なユーザでも簡単に行える。これに関して、注意が必要なことは、ランプはできるだけ簡単に吊るして、平均的なユーザが電気技術者を使わずに実行できるようにすることである。基本的な電子装置であるレーザ及び変調器は、操作制御装置を有する第２コンポーネント・グループに用意されている。この第２コンポーネント・グループは、たとえば床又は棚に配置できる。
２つのコンポーネント・グループ間での画像情報の伝送は、導光ファイバーによって行われる。この目的のため、導光ファイバーを挿入するため、ソケットを各コンポーネント・グループに使用する。さらに、このソケットは、前記方法で２つのコンポーネント・グループに分けられているビデオシステムの設置を容易にする。さらに、レーザ、変調器、及び他の制御装置を有する第２コンポーネント・グループは、このような構成のため、保守及び修理に出す場合に容易に切り離すことができる。
上述したように、映写ヘッドを部屋の天井、壁、又は床に固定するために、固定手段を第１コンポーネント・グループに備えると特に有利である。さらに、この固定手段は、映写面として機能するスクリーンを固定するために壁に備えられる。可動ビデオ装置の場合、たとえば、コンファレンス・センタのさまざまな部屋で使用する映写装置の場合、第１コンポーネント・グループは、導光ファイバーによって簡単に接続できるので、専用としてあらゆる部屋の天井に固定でき、さらに第２コンポーネント・グループは、ビデオ映写装置を使用する部屋でのみ接続できる。この場合には、レーザ装置の最小数は、コンファレンス・センタの異なる会議目的の数で十分である。これによって、このタイプの映写機を含む道具一式のコストを削減できる。
さらなる好適な開発では、特に固定レーザのような小型レーザを使用する場合、第１コンポーネント・グループ及び第２コンポーネント・グループは１つの筐体に統合され、この筐体は、部屋の壁、天井、又は床に固定するための固定手段を備えている。
しかし、特に、前記タイプのコンファレンス・センタ用に適切な本発明の他の好適な開発では、保持装置を映写面のエッジ、特に上部エッジに備え付ける。そのエッジには、第１コンポーネント・グループが映写面に関して中心から外れるように固定される。したがって、ビデオ画像はある角度で表示される。
この場合は、第１コンポーネント・グループは、しっかりと映写面に接続される。映写面全体は第１コンポーネント・グループと共に、場合によっては、第２コンポーネント・グループも部屋から部屋へ移動できる。これは、各部屋に１グループを置かずに済むので多数の第１コンポーネント・グループの費用を節約できる。
このさらなる開発では、ビデオシステム全体、及び特に映写ヘッドは常に前記の例の方法によって正確に映写面として機能するスクリーンと位置合わせされるので、異なる部屋で使用する場合に調整する必要はない。この場合には、ビデオシステム全体を運びやすくするためにキャスターを付ける必要がある。
ビデオ映写システム、ならびに特に本発明及びその開発は、実質上、電子制御装置、入力モジュール、画像ポイント走査及び線走査の制御回路、ならびに画像計算装置を有している。さらに、画像は連続的に書き込む必要があるので、光を偏向システムに結合する輝度変調及び色変調の直線光源を備える必要がある。この偏向システムは、ビデオ画像を表示するために双軸である必要がある。特に、拡大光学装置を備える場合には角度拡大に関して利点がある。これは、以下に示す実施例から理解できるはずである。この場合、双軸偏向システムは、たとえば、円形(nutating)ミラー又は線ミラー、及びフレーム・ミラーを構成するか、又は１つ以上の非機械偏向装置又は１組の異なる偏向装置を構成できる。特に、拡大光学装置は、歪みがなくなるように接線条件に従って修正する必要がある。さらに、ビームの偏向源は、実際上又は外見上、偏向システムに備わっている必要があるので、偏向は、実際には１つの空間ポイントから実行される。画像の表示に必要な映写面は、背面映写又は正面映写用に調整できる。
特に有利な方法で本発明による方法を実行する目的のため、画像ポイント走査用及び線走査用制御回路は、偏向システムのパラメータ、２つの角度方向の対角線方向、及び映写面の面形状によって決まる線方向及びフレーム方向に幾何形状最適化画像ポイント走査関数を計算する必要がある。したがって、画像の新しい計算は、特にこれらの入力ビデオデータに基づく最適化走査関数を画像計算装置で実行する必要がある。
本発明及びさらなる開発は、線間隔の修正方法と修正装置の両要点を有する。したがって、一方では、対角映写でのフレーム方向及び異なる線間隔での接線エラーを修正できる。他方では、線長さのスケーリングを行う。さらに、これは、双軸走査の調整、及び対角映写から生じた線長さを修正するためのピンクッション偏向の修正もできる。あらゆる線内の画像ポイント間隔は、線方向及び対角映写での接線エラーによる画像歪みは、２つの隣接する画像ポイント間の可変的に調整可能な画像ポイント間隔によって修正するように修正できるようになっている。さらに、ビデオ情報と画像の走査ピクセルとの相関関係は、広範囲に無歪み画像が映写面の歪み効果及び映写面を基準としての映写機位置から生じる歪み効果を考慮して画像を再計算して得られるように画定できる。したがって、特に以下に示す実施例から明らかなように、対角映写も簡単な方法で線方向に修正できる。この線方向の対角映写は、フレーム方向の対角映写に換算される。
画像の最適な品質を達成するため、線間隔、線長さ、及び画像ポイント間隔を初めに修正し、続いて修正した走査幾何形状に対応する画像ポイントを完全に再計算する。前記の可能性の複合に基づいて、画像の非常に高い品質は、ディテール及び色の純度の忠実な複製によって達成できる。さらに、これは、このタイプの装置は、特にCAD又は印刷技術に使用されることが望ましい。一方、画像表示の意図的な効果を達成するためには、ここに述べた方法によって、指定した画像の内容を意図的に歪ませても実現できる。これは、見物者の注意を引くような特別の視覚効果を達成する宣伝及び娯楽への応用に特に有用である。
本発明による画像歪み及び画像歪みの修正は、比較的簡単な技術によって実現できる。以後に示す修正のいくつかは、電子装置でのコンピュータ・プログラミング・ステップで広範囲に実行できる。この方法は、すでに部分的には周知の映写システムに備えられている。この増設装置の余分の費用は無視できる。しかし、光チャネルを操作する必要はない。これは、周知のシステムに比較して決定的に有利な点である。たとえば、画像ポイントの消失を防止するためには、適切に歪ませる方法にLCDマトリックスの画像ポイント・ラスターを選択できる。
表示効果の広範囲な多様性をここに示した方法及び構成によって達成できる。これらの表示効果は、一般に、できるだけ歪みを小さくして映写面の元の画像内容を複製することにある。
ここに示した方法によって、画像発生システムの歪み効果、映写面を基準としての画像発生システムの位置及び方向、ならびにスクリーンの映写面を基準としての映写システムの歪み効果に対応して広範な限度内で画像を事前に歪ませことができる。この場合、歪みのほとんどない画像を表示できる。たとえば、不規則な形をした映写スクリーンにも表示できる。この根拠は、映写面での映写の歪み効果を決定し、さらに映写システムは、そう決定された結果によって線の画像ポイントから成る画像を意図的に変更できることにある。
角度比例法で歪ませる直線レーザ・ビームで稼動する映写システムの最も優れた利点は、画像の鮮明性が映写距離に依存しないことにある。この場合、画像サイズは、映写ヘッドとスクリーンとの距離に比例して大きくなる。これは、限られた深度領域にしか鮮明な画像を表示できない周知の画像映写機の欠点を取り除く。
走査された直線光ビームで動作するビデオ・映写機・システムのさらなる利点は、映写システムの入力ビデオデータと、そのシステムの電子出力のRGB画像データとの間の事前に設定した確固たる関係を必要としない。
これは、画像情報の時間シーケンス及び空間割り当てに該当する。したがって、画像発生システム及び映写面の歪み特性が分かっている場合は、これらの歪み特性を入力ビデオデータ・ストリームと共にリアルタイムに計算に入れたり、事前に歪ませたRGB画像データを読み取ることができる。
RGB光ビーム束は、非常に鮮明な無歪み画像、又は慎重に歪ませた鮮明な画像をほぼどのような形の映写面にも表示できるように輝度、色、及び方向に対して変調される。制限は、映写スクリーンの傾き又は湾曲の度合いのみに課される。これは、従来の映写スクリーン上での高品質の画像表示を阻害する反射条件及び散乱条件は、入射光ビームと映写面に対する法線との間の角度が約45°を超えると発生するためである。
しかし、周知の映写スクリーンでは、画像を発生する際に大きな映写角を使用できる（U.S.4,003,080によるスクリーン）。
さらに、事前に設定した確固たる映写比率の場合、事前に処理するために、所望する歪み情報と共にビデオ情報をデータ媒体に保存できる。したがって、映写機に供給された入力ビデオデータのリアルタイム処理を必要としないので、映写システムの費用をかなり削減できる。
しかし、本発明のさらなる開発では、画像内の線長さ及び線内の画像ポイント間隔の修正情報は、保存媒体に保存され、そしてビデオ情報を媒体情報から読み取って、直接に映写システムに送信される。この保存媒体には、たとえば、ビデオテープを使用できる。
この場合、ビデオ映写システムは、フレーム・ミラーの偏向例に関しては、ビデオデータ・ストリームから線間隔の制御信号を入手し、及び画像ポイント周波数の変調例に関しては、画像ポイント間隔の制御信号を入手する回路しか必要ない。この構造は、常に特定のアプリケーションに関係しているので、本質的に標準化されているビデオ情報への制御信号の追加を要求されるような問題は発生しない。
ビデオ映写システムのサブアセンブリ、つまり映写ヘッドは、画像を映写しながら部屋内を移動できる。この移動情報は保存媒体に保存できる。したがって、画像表示は、映写面を基準としての映写機の正確な位置について修正されるようになっている。
以下に、本発明の原理を実施例及び関連図に従って詳しく説明する。
図１は本発明による装置の一実施例を示す。
図２は部屋において図１の映写装置の使用方法を示す。
図３は対角映写方法を示す概略図である。
図４は図３と同様に対角映写方法を示す概略図であり、２方向に幾何形状エラーを有する以外は図３に対応する。
図５はいわゆるピンクッション歪みを示す概略図である。
図６は対角映写によって発生するもう１つの歪みを示す。
図７は湾曲映写面への映写状態を示す。
図８は湾曲映写面での映写状態を示す説明図である。
図９は線内の画像ポイントの読み出し時間レスポンスを制御するためのクロック・パルスを発生するデジタル回路を示すブロック回路図である。
図１０は図９と同様のブロック回路図であり、アナログ回路として構築されている以外は図９と同一である。
図１１は数理的に異なる関係を説明するための角度における映写状態を示す概略図である。
図１２は図１１と同様に映写状態を示すが、映写面に対する映写ヘッドの傾きが図１１とは異なる。
図１３は直接又は直線映写での画像走査装置の回転方法の手順を説明するための概略図である。
図１４対角映写での画像走査装置の回転方法の手順を説明するための概略図である。
図１５は可変傾斜ミラーとして構築されている偏向ミラーの制御回路を示す。
図１６は異なる線についてのフレーム・ミラーの偏向角度αiの依存性を示すグラフである。
図１７は線長さの修正についての線ｉの関数としての線ミラーの偏向角度を示すグラフである。
図１８は線ミラーの偏向角度を画像ポイント数yの関数として、及び線ｉの数を画像の中心からの映写でのパラメータとして示すグラフである。
図１９はゼロでない角度εでの映写以外は、図１８に対応するグラフである。
図２０が画像ポイント情報をスケーリングするたの回路構成を示す。
図２１は可変傾斜ミラー付き偏向装置の幾何形状を最適化し、さらにリアルタイムでの画像ひずみを修正するための画像を再計算するための回路構成を示す。
図２２は画像ポイント間隔をスケーリングするためのもう１つの回路構成を示す。
図２３は画像ポイント間隔の歪み修正、及びリアルタイムでの画像計算によって幾何形状を最適化するための回路構成を示す。
図１に、装置100の概要を示す。この装置の基本的な方法の特徴も説明する。種々のコンポーネントは、この装置のコンポーネント・グループ10及び14内で結合されている。コンポーネント・グループ10は、入力を経由して、正面映写又は背面映写によって映写面101に表示されるビデオ信号（VIDEO in）を受信する。実施例では、この映写面101は、図１の装置全体を移動できるように、たとえば、他の部屋に運べるようにキャスターを取り付けた脚付きのフレーム付きスクリーンとして組み立てられている。
ビデオ画像は、第１コンポーネント・グループを意味する映写ヘッド14で映写される。このヘッドは、図１の実施例ではフレームに固定されたアームで調整される。アームは、装置１を運ぶ際に折りたためるので狭い廊下でも装置全体を移動できる。コンポーネント・グループ10は、同様にフレームに固定されている。
コンポーネント・グループ10は、電気ケーブル接続9及び導光ファイバー5を介して映写ヘッドと通信する。図１に示した装置では、画像は以下の方法で表示される。
コンポーネント・グループ10に示した光源1は、連続光を発して変調器2で"VIDEO in"信号に対応して書き込まれる画像ポイントの色及び輝度に対して輝度変調される。その次に、変調器2が発する光束はすべて、実施例では2色性ミラー機構から成るビーム結合器3によって結合される。したがって、光源1が発する光束はすべて、ビデオ画像を作り上げる画像ポイントを照射するための共通光束に結合される。そして、この共通光束は、入力結合光学装置4を経由して導光ファイバー5に結合される。この導光ファイバー5は、ソケット7を介してコンポーネント・グループ10に挿入されている。したがって、この導光ファイバー5で伝送される光は、もう１つのソケット7を通して映写ヘッド14として構築されているコンポーネント・グループに導入される。
映写ヘッド14のソケット7は、導光ファイバー5から出てくる光は、出力結合光学装置6に突き当たり、この装置で光束は、再び平行にされて線ミラー11及びフレーム・ミラー12で構成される偏向装置に導入される。線ミラー11は、あらゆる線の固定時間Ｔだけ許容する多角形ミラーであり、一方、フレーム・ミラー12は、可変傾斜ミラーとして構築されている。線方向の偏向は線ミラー11で実行され、フレーム方向の偏向はフレーム・ミラー12で実行される。この２つのミラー及びコンポーネント・グループ10での変調は、標準的なテレビと同様な方法で形成される画像を生成する。ここでは、しかし、光の代わりに１本以上の電子ビームが輝度変調されて、異なる画像ポイントを映写面に表示するために二次元に偏向される。
さらに、映写ヘッド14は、画像を拡大するための拡大光学装置13を備えている。色収差はこの拡大光学装置13で補正され、特に以下の式によって修正される。
tanα＝Ktanα'
ただし、α'は入射光束の角度、αは出て行く光束である。ファクタＫは以後、拡大ファクタと呼ぶ。
映写ヘッド14にある構造の光軸を図１において"OA"と指定する。この光軸OAは、映写面101の面法線を基準にして２つの角度x及びεだけ傾いている。その理由は、幾何形状の歪みが発生するためである。この修正については以下に詳しく説明する。角度xの位置については図２の透視図を参照されたい。
偏向及び輝度変調用の"VIDEO in"信号は、電子制御装置8で生成される。これは、特に入力モジュール16、画像ポイント走査用及び線走査用制御回路１８で実行される。この制御回路は、変調に同期して線ミラー11及びフレーム・ミラー12を制御するために、本質的には同期信号をビデオ信号に利用する。特に、図１の実施例では画像記憶装置を備えている。線ミラー11及びフレーム・ミラー12は、クロック発生器で同期をとり、対応する画像ポイント情報は、クロック発生器によって画像記憶装置から読み出される。さらに、画像計算装置１７を読み出しに使用した。ここでは、前記の幾何形状歪み修正及びブランキングの角修正画像ポイントは、この画像計算装置で生成される。この装置17については、以下に詳しく説明する。
図２に、実施例を透視図で示す。この透視図では、前記角度εはゼロに設定されている。ここでの装置は、主に定置映写として設置されている。映写ヘッド14は部屋の天井104に取り付けられている。画像103は、傾斜xの角度で映写面101の光特性を持つ壁105に映写されている。映写面に必要な一定の大きな角度での光の散乱は、適切な粗さの適切なペイントを映写面101に行った。
床上の壁脇に設置したコンポーネント・グループ10は、操作制御を有する。非常に小さなレーザ又は非常に軽いレーザを使用すると、コンポーネント・グループ10の筐体を共用してレーザ及び電子装置を天井に取り付けられるように配置変えできる。この場合には、装置全体100は、天井に固定される。この場合、装置100は、たとえば、リモート操作で制御できる。図２には、コンポーネント・グループ10と、整理番号14及び100の付いたコンポーネント・グループとの間を破線で識別して２種類の配置の可能性を示している。
さらに、図２に、以下の計算に使用する値a及びbを示す。値ａは、映写面101から映写ヘッドまでの距離であり、bは、表示される画像幅である。この実施例では、映写距離aは1.3mで、傾斜xの角度は-15°に設定している。前記距離は、高さ1.5m及び幅2.7mの無歪み画像を可能にする。
もう１つの実施例では、a=2m、b=2.8m、及びx=2.1を指定すると、角度xは-25°、値aは2mであった。天井から画像上辺までの距離は15cmであった。通常の大きさの部屋では、この種のシステムによって、ほとんど壁全体を画像内容で満たせる。
図２から分かるように、このタイプの映写装置を設置することによって、部屋にいる人たちの自由な移動に関してかなりの利点が得られる。映写機と映写面との間に人が立って発生する影の可能性は、天井からの映写の結果として劇的に少なくなる。したがって、人々はレーザ放射による健康の危険から守られるという解決策があるため、必要条件は、周知の従来技術のビデオ映写装置に比較して少なくなり、要求される安全性は、全体的に簡単な方法で実現できる。
対角映写については、発生した歪みを修正できることが不可欠である。これらの歪みは、光源の射出ひとみと映写面との間の距離が変わるためである。したがって、角度が異なって、映写面101までの経路も異なってくる。
前記タイプの歪みは、本発明による方法で修正できる。以下に、図３〜６に関して種々の修正可能な歪みについて説明する。
図３に、映写面101に対して角度xにある映写面の上辺の中心に映写機を配置して映写面101上に映写した場合、矩形画像が一般にどのように表示されるかを示している。図３の20で示した画像の上辺は、画像の下辺に比較してかなり短くなる。一方、矩形画像の垂直辺22によって、図３に示した台形で生じる角と角との対角線が長くなる。
側辺に関しては、勾配のある線の現象も映写技術の領域とみなされる。この現象は、物体の同一映写角が映写面101上の辺20と21を異なる長さにする結果として、画像の下辺21が上辺20よりも映写機から遠い距離になるという事実から生じることが知られている。
台形歪みは、その名称のように、通常、図１及び２に示すような映写幾何形状を生成する。図２に示す装置は、映写面101の中心から所定距離にある映写ヘッド14を備えているが、このタイプの歪みを補正する適切な方法を使用する場合にのみ可能である。
このタイプの補正方法は、映写面上で幾何学線２１と線２１が同じになるようにビデオ画像の線を短くする方法である。
しかし、テレビ技術では、この場合、画像ポイントを消失するおそれがある。その理由は、従来の技術での解像度がマトリックス、つまり前記の従来技術のLCDマトリックス、又はカラー画像の表示に必要な電子ビーム管のシャドーマスクのいずれかに依存するためである。この種の画像発生システムによって画像を映写面に映写する場合は、線内の情報消失を犠牲にする場合にのみ線を短くできる。
したがって、図１及び２による装置に対して異なる方法を提案する。この方法は、これらの図によって詳細にすでに説明している。この場合、平行な光束が映写面101上を走査する。光束の厳しい平行関係と出力密度のため、レーザがこの光束を発生するために好適である。
この種の光束を連続して偏向するビデオ映写装置の基本的な構造は、たとえば、ドイツ特許出願公告第DE4324849C2号及びドイツ特許出願広告第DE4324841C2号から周知である。特に、この種のレーザ・システムの技術的な実現化に関しては、これらの文書及びそこに有する従来技術を参照されたい。
この場合、この画像発生システムの特性により、画像ポイントを照射するための光束を映写面101の任意の地点に向け得る場合にのみ、図３に示した歪みの補正が不可欠である。これは、この技術が空間的に固定された画像ポイント・ラスターに依存しないためである。この技術によって可能となる補正については、以下に、図３によってさらに詳しく説明する。
図３及び５において、０番目の線の第１画像ポイントをxa0で示し、最終画像ポイントをxe0で示す。最終線、つまりn番目の線は位置xanで開始し、xenで終了する。xaiで開始してxeiで終了するi番目の線は、例として、0番目の線とn番目の線の間に指定される。
本発明による方法では、変数xedから変数xadまで延びる矩形線分103は、図３に示しているように全体的に可能な台形ラスター領域から切除される。この場合、あらゆる線を補正する走査は、変数xadから変数xedまで行われる。図示したxad及びxedは極値計算として選択される。
もちろん、xadはある程度大きく、xedはある程度小さく設定できる。この設定に関しては、xedはxeiの最小値よりも小さく、xadはxaiの最大値よりも大きく設定することだけが重要である。ただし、xedはxadよりも大きくなくてはならない。
本発明によって可能な方法のいずれかによる補正では、映写ヘッド14での線走査は、一定の線時間Ｔにおいて実行される。そこでは、ブランキングは、光束がポイントxaiとxadとの間で映写面に突き当たる時間間隔内で実行される。一方、線内容全体は、画像ポイント基準とする修正位置のxadからxedまでの映写面101上の領域に映写される。一方、ブランキングは、xedからxadまでを走査する際の残り期間に再び実行される。
ビデオ信号は、当該ビデオ規格に従って同一時間間隔にあらゆる線の画像ポイント情報を提供するので、ビデオ信号の同期目的のために、画像ポイントを最初に書き込むと同時に位置xadとxedとの間を走査するための画像ポイントに従って読み出す記憶装置を備えた方が賢明である。
この実施例では、連続して動作するレーザ、特にガス・レーザを使用した。その際、この実施例での画像ポイントの異なる書き込み速度は、前記のように、画像ポイントの照射時間に対する輝度を調整することで考慮された。
図３に示す実施例では、対応する画像解像度を可能にするため、辺21での光束の最大直径は、表示のビデオ規格で必要とする画像解像度を達成するように設定される。一方、これは、光束の直径が可能にした解像度は、線20を走査する場合に高くなることを意味している。これは、線20内の画像ポイント用の記憶装置がビデオ規格で必要とするよりも大容量の画像ポイント用として構成されるという有利な方法で利用できる。この場合には、たとえば、追加した画像ポイントの必要情報は、解像度を高くするためのアルゴリズムによって補間できる。
これは、線の全情報もビデオ信号の帯域幅によって制約されるので、必ずしも情報を得る必要はない。しかし、この理由のため、一般に図１に示す"VIDEO in"に入力されたアナログビデオ信号をビデオ規格の画像ポイント周波数よりも高い周波数で走査することもあり得る。そして、アナログ信号の走査は自動的に、補間のためのさらなるアルゴリズムを不要にできる中間値をもたらす。そして、間隔[xad;xid]での非同期書き込みの同期をとるための情報を保存する記憶装置には、ビデオ規格による線当たりの画像ポイント数で指定された多数の線を記憶する場所があり、書き込みのための走査は、相当に高い周波数で実行される。
図３に示したように、映写面101に垂直かつ中心に設置された映写ヘッド14は、画像歪みに対して対称的な台形をもたらす。しかし、映写装置を映写面101の右上コーナーに配置すると（ただし、図１に示すようにε≠０）、台形はもはや対称的ではなく、形状は図４のようになる。この歪みは、本発明による方法によって修正できるが、手順を追加する必要がある。以下に詳しく説明する。
しかし、通常、他のエラーも、たとえば、双軸偏向システムの画像エラーによって発生する直線映写において発生させることができる。図５に示す実施例では、この種の歪みを歪面102の輪郭で示している。この線方向に垂直な、いわゆるピンクッション歪みも、台形歪みの場合と同じようにxad及びxedのそれ相当に選択された値、ならびに対応するブランキングによって補正できる。
さらに、図６にも歪みの例を示す。この歪みは、前記角度xをゼロに設定し、ゼロでないεを選択すると発生する。これも、角度x及びεがゼロでない図４の実施例と同じように、線修正だけでは除去できない台形歪みを発生する。
にもかかわらず、以下に示すように、この方法はそのような歪みの修正にも使用できる。
図３〜６は、この場合、レーザ・ビームの光束を出力するための射出ひとみAPを表す楕円を示している。整理番号102及び103を再び使用する。これに関して、参照番号102は未修正画像を示し、参照番号103は当該方法によって修正した画像を示し、さらに参照番号101は映写面を示している。
前記の平らな映写面に関しての方法も、たとえば、プラネタリウム又はフライト・シミュレータに備えられているような丸形又はドーム形の映写面にも適用できる。この場合、歪みは、一般に映写ヘッド14を基準としての各表面エレメントの異なる角度によって発生する。この実施例を図７及び８に示す。ここでは、図７では、映写面の外面への映写を示し、図８では、映写面の内面への映写を示している。特に、図８では、プラネタリウム及びフライト・シミュレータにおいて一般的な幾何形状を示している。同じ内容を示すために、前回に使用した映写面の各整理番号をこの場合にも使用する。したがって、２つの図については説明を要せず、この場合も特に各図の内容を引用する。
この方法の広範囲に渡っての可能性によって、ほぼどのような幾何形状の歪みも補正できる。さらにこの補正方法は、基本的に必要な解像度、及び光束の実行可能なビーム直径にしか制約されない。したがって、この方法は、かなり周知の技術で知られている補正方法よりも柔軟性がある。この周知の技術では、大きな角度での補正が不可能である。これは、画像ポイントの減少によって多くの情報を消失するためである。
映写ヘッド14については、図１を使用して詳しく説明する。出力結合光学装置で平行になった光は、線ミラー11の光学装置の前にあって、光学装置の回転軸の回りを一定速度で回転する各小面に映写される。同一の線時間Ｔでの線の一様な走査は、この方法で達成される。可変傾斜ミラーとして構築されてフレーム速度で前後に移動されるフレーム・ミラー12は、フレーム偏向のために備えられている。フレーム・ミラー12から発する光束は、無限焦点システムを構成する拡大光学装置13に突き当たるので、拡大光学装置13に平行に入った光束は再び平行な光束として出て行くことができる。無限焦点システムは接線条件に従って補正される。これは、特に入力角度の接線に対する出力角度の接線比率が一定であることを意味する。この実施例では、一定値は3.5である。
ほぼあらゆる歪みは、前記方法によってよく補正できる可能性があるため、拡大光学装置13の光学軸OA方向は、関係ないと見なせるはずである。しかし、実際には、特別に高い解像度は、拡大光学装置13を調整して光学軸を表示画像の中心に、つまりほぼ中心線上にあって、(xed+xad)/2に位置づけると得られることが分かっている。
この実施例では、回転ミラー11及びスイベリング・ミラー12用の制御信号、ならびにこれらの偏向装置用の電源は、それぞれケーブル接続9を経由して送信されて供給される。
上述したように、線のビデオ情報は最初に記憶装置に保存され、次にその表示と同時に読み出される。その表示は、画像ポイントの均一な密度に関する歪みに左右される。この読み出しは、新しい画像ポイントを映写面101に書き込んだとき、つまり、光束の変調のために表示する新しい画像ポイントの色又は輝度を記憶装置から読み出すときはいつもクロック信号を出力25に渡す回路で始動できる。
図９に、クロック信号を出力25に供給するデジタル回路を示す。一方、図１０に、この目的で使用するアナログ回路を示す。
記憶装置26は、図９の制御用として備えてある。つまり、この記憶装置26はRAMであるので、状況によって補正を変更できる。これは、たとえば、映写面8を基準としての映写ヘッド14のさまざまな調整に使用することを勧めてよい。そして、必要な情報は、アプリケーションの状態によって指定された条件で保存される。アームに映写ヘッド14を備えるフレーム付き映写面101のような例では、幾何形状は常に固定されている。その理由は、映写ヘッド14が映写面を基準として定位置にあるためである。この記憶装置にはROMを使用してもよい。
この記憶装置は、実際に映写されたことを示す２進ワード（線ｉ）によって、一度だけアドレス指定される。、たとえば、記憶装置アドレスの低位ビット値の追加アドレス・ラインは、基本的にはそれぞれのポイントに遅れずに映写された線ｉの画像ポイントを数えるカウンタ27の出力によってアドレス指定される。
ROMを使用した固定記憶装置又は自由にプログラム可能なRAM記憶装置であるため、２進ワードは、時間ポイントの特徴を記述する記憶装置26のデータ出力に現れる。この時間ポイントは、次回の画像ポイントを書き込む線の開始点から計算される。デジタル・ワードは周波数fサイクルの単位時間を表し、そのfは図９回路のライン28に渡される。この周波数fは、歪み修正用の光束の最も正確である可能性のある位置を得るために画像ポイント周波数の倍数でなければならない。線の書き込み間の時間満了は、カウンタ29で周波数fのサイクルを数えることによって分かる。記憶装置26のデータ出力27にデジタル出力される時間は、カウンタ29で数えた満了時間をデジタル・コンパレータ30で比較する。
比較した時間が同じである場合は、クロック・パルスが出力線25に送信されて、事前に設定された線情報を有する画像記憶装置から次の画像ポイント情報を読み取るために使用される。このクロック・パルスは、同時にカウンタ27の入力に送信される。そして、このカウンタ27のデジタル出力値は、１だけ増分される。その結果、デジタル時間値が記憶装置26から読み出される。
さらに、カウンタ状態のデジタル値は、図９に示す回路の31に引き出され、同時に画像ポイントの情報内容を読み出すために画像記憶装置をアドレス指定するために使用される。そして、カウンタ27及び29は、定義した状態があらゆる新しい線で調整されるように線のそれぞれの開始点に指定される信号32によってリセットされる。さらに、このライン32上の線同期信号は、ビデオ情報を保存するための記憶装置に最初の画像ポイントを保存するために使用され、さらに光束が常に領域xaiからxadまで、及びxedからxeiまでがブランクにされていることを確認するように最終画像ポイントを"ブラック"に設定するために使用される。
画像ポイント情報をできるだけ正確に書き込むためには、ライン28上の周波数は、前記のように、ビデオ規格の線周波数の倍数である必要がある。これに関しては、画像ポイント周波数の３倍以上、又は１０倍でさえも必要である。しかし、この条件は、あらゆるケースを満たすことはできない。これは、非常に高い画像ポイント周波数でのカウンタ29及びコンパレータ30の制限周波数のためである。
このような場合、時間の正確なデジタル表現に依存しない図１０のアナログ制御は、好適である。図１０において、その時間は関数発生器33によって指定される。関数発生器は、光束を映写面101の場所xaiに向ける時間に始動するのこぎり波をアナログ出力に発生する。こののこぎり波の勾配は、入力３４を介して1/(xei-xai)に比例して制御される。関数発生器33の出力は、アナログ・コンパレータ34の入力に到達する。そのコンパレータの他の入力35は、積分器36に接続される。コンパレータ36の出力は、あらゆる線の開始点において線路40を介してゼロにクランプされる。
この場合も、図９に示す実施例にあるように、光束をブランクにするための情報の“ブラック”は、線情報用記憶装置内の第１画像ポイント及び最終画像ポイントに適用される。
関数発生器33の出力電圧が績分器34の出力電圧を越えるとすぐに、後者は線路25上に信号を発生する。この信号は、異なる回路によってスパイク・パルスに変換される。そのスパイク・パルスは、デジタル・コンパレータ36に印加されるのでその出力電圧が増大する。したがって、線路25の出力電圧は再び降下する。これは、その出力電圧が現在、関数発生器33の出力電圧よりも高いためである。したがって、関数発生器33の出力電圧が再び績分器の電圧よりも高いとすぐに、新しいパルスが再び線路25に発生する。
したがって、記憶装置に保存されている線の画像ポイント情報を読み出すためのクロック信号が線路25上に発生する。この読み出し速度は種々の線長さによって制御される。この線の長さは、制御線路39を介して加えられる情報に基づく歪みによって与えられる。
前記の実施例は、線情報の一貫した制御に必要なのこぎり形状電圧波形に関係している。画像のかなりの非線形歪みを修正するためには、これは以下に説明するが、関数発生器７０がのこぎり波以外の所望する関数プロフィールで決まる信号波形を発生する必要がある。これは、たとえば、所望する位相に関する高調波、及び制御線路39上のデジタル信号によって決まる振幅を基本発振としてののこぎり波に追加することで実現できる。
図３〜６の説明で明らかのように、線間隔もそれぞれかなり異なる。このエラーは、x及びεの小さな角度ではほとんど検知できないが、大きな傾き及び高解像度システムのような場合には、CADアプリケーションでこのエラー修正を実行した方が賢明である。
これは、フレーム・ミラー11が角度の均一な変化からそれるときに実現できる。これについては、以下に詳しく説明する。
以下の計算に必要な重要な数量を図１１に図式で示す。
映写角xは映写軸、つまり偏向システムの光軸OAと、Ｈで指定している水平法線との間の映写面101上での角度である。角度の基準点は、ビーム偏向の原点、つまり拡大光学装置13を有するシステムの射出ひとみAPである。
角度の限度は０°（水平）から±９０°未満である。このマイナス角度は、図２の実施例においての映写方向が床を向くことを意味する。逆に、プラス角度は、映写装置が天井を向くことを意味する。
拡大光学装置13及びフレーム・ミラー12は、互いに入射ひとみEPがフレーム・ミラー12近辺のビーム偏向の原点に位置するように調整される。フレームの開始（１番目の線）は、通常のテレビ規格に対応させて、光の方向から見て線が上部から下部に書き込まれるように定義される。あらゆるステートメントは、映写面101上の正面映写及び背面映写に対して有効である。
次に、図１１及び以下の式に使用するか、またはそれらのいずれかに追加した数量を示す。
-  ファクタＫは、拡大光学装置13の拡大ファクタである。これは、０より大きく約２００までの範囲の値であり、偏向システムによって異なるが、実際の値は、最大１０までの範囲である。図２の実施例では、Ｋ=3.5である。映写光学装置を使用しない場合にはＫ=1とする。
-  射出ひとみAPは、角度拡大映写光学装置13に関連する。APは、拡大光学装置13を通過した後の光束の偏向点である。拡大光学装置13なしでは、この空間に固定された偏向点は、ビーム偏向ミラー上のレーザビームの入射点を通りぬけて位置することができる。
-  値aは、射出ひとみAPと映写面101との間の距離である。以下の計算例では、距離aは1に標準化（正規化）されている。値は、異なる装置の構成規模によって決まるので、後で示す式を適用して相当する掛け算を行う。
-  値hは、画像の高さである。
-  値eは、光軸OAと水平Ｈとの間の映写面101上での距離である。
-  角度αは、フレーム・ミラー12の光学的にアクティブな偏向角度の合計角度である。
-  角度α1は、映写角軸OA及びフレーム・ミラーの偏向点を基準としてのあらゆる線ｉのフレーム・ミラー12の偏向角度を示す。
-  値sは、映写面101上の水平Ｈからの第１線（フレームの開始点）の距離である。
-  値siは、水平Ｈからの線iの距離である。
-  角度γiは、直線｜線ｉ-射出ひとみAP｜と水平Ｈとの間の映写角である。
-  角度δiは、直線｜線ｉ-射出ひとみAP｜と、映写ヘッド14の背後にある光軸OAとの間の映写角である。
-  変数zは、線z=n+1の数量である。
-  変数iは、インデックスである。ただし、i=(0,1,...,n)及びn=z-1
画像歪みの種々の修正を図１１で説明する。
Ａ．  あらゆる線ｉの偏向角度δiによるフレーム方向の接線エラーのための線間隔の修正、及び映写面101を基準としての映写ヘッド14の光軸OAの垂直傾角xについて
0003681408.tif 000008
追加線の同一間隔は、距離sで決まる長さを基にして計算される。この計算の最終結果として、線当たりのフレーム・ミラー12の角度増分αIの種々の大きさが生じる。
0003681408.tif 000009
0003681408.tif 000010
0003681408.tif 000011
0003681408.tif 000012
この関数αi=f(i,x,K)は、実施例においてフレーム・ミラーが可変傾斜ミラーである場合、制御電圧に比例する。拡大光学装置が角度の変化を引き起こさない場合、Ｋ=1である。対角映写を実行しない場合、x=0，角度αがこの式に従って制御される場合、接線エラーの修正はフレーム方向にだけ実行される。
この場合の計算は、図１５の回路構成で電子的にシミュレーションを行える。フレーム・ミラー12は、図１６の角度偏向関数αi=f(i,x,K)に従って走査するフレームのために偏向される。
さらに、歪み修正は、画像ポイント密度と同様な方法で実行できる。つまり、線ｉの方向に実行できる。これは、角度εが非常に大きい場合に特に重要である。
さらに、実施例の双軸偏向システムでは、図５に示すいわゆるピンクッション・エラーが常に発生する。さらに、このピンクッション・エラーは、傾角xでの対角映写による線長さエラーに重ね合わされる。
線長さ及び画像ポイント間隔の修正計算に対応する値の一部を図１２に図示する。
-  角度βは、線ミラー11の光学的にアクティブな偏向角度の合計である。角度αの角度拡大計数は前記で考慮されている。この場合に顧慮される角度βは、線ミラー11及び線ミラー12の（機械的／光学的）構造特性、および幅bと高さhの縦横比で決まる。これは、図１に関する実施例では4:3であった。
-  β1は、あらゆる線ｉの線ミラーの偏向角度である（線開口角度）。
-  値Ｌiは、線ｉの長さ及びxdeからxdiまでの長さの範囲を示す。
-  値aiは、射出ひとみからあらゆる線の中心までに測定されるあらゆる線ｉの映写間隔である。
-  ピンクッションの修正ファクタは、ciに設定される。
-  値fiは、垂直映写傾角xの結果としての線長さの修正ファクタである。
-  値Riは、線長さの修正ファクタである。
Ｂ．  線開口角度β1、つまり画像表示でのあらゆる線ｉの線長さＬI：
1.点状の射出ひとみ及びフレーム偏向角度αでの画像の画像ポイントの書き込み、及び線の書き込み用双軸歪みシステムのピンクッション歪みの修正は、
ｃi=cos(αi)
さらに、この修正ファクタciは、直線映写（図５によれば、x=0°及びε=0°）、及び映写対角(図４及び図６によれば、ε≠0°)での映写対角において発生するので、無歪み画像を得られるように補正する必要がある。このシステムに関する利点は、映写光学装置13の角度拡大係数Ｋをこの修正ファクタに影響を及ぼさないことである。
2.映写傾角x（図４及び図６）の結果としてのさまざまな線長さの修正
射出ひとみAPからあらゆる線の中心までの映写面101上での線ｉの映写距離aiと、線形依存が画像幅b=xde-xdaに一致する線長さLiとの間には線依存性がある。修正ファクタｆiは、対角映写での線ｉの映写距離と対角映写でない線ｉの映写距離との比率である。つまり、
0003681408.tif 000013
0003681408.tif 000014
3.さらに、線長さの電子修正用の修正ファクタは、以下に従って決まる。
0003681408.tif 000015
上記の式から、あらゆる線の線開口角度βxは以下によって計算される。
βi=Ri*β
線ミラーの場合、例えば、ドイツ特許第DE19547584号による特殊な可変傾斜ミラーを使用しなければ、可変傾斜ミラーの直接な制御は、一般に通常のビデオ周波数での角度偏向関数では不可能である。線ミラー(図１での実施例の多角形ミラー)の一定の角度偏向速度では、ファクタRiは、本発明による方法での変換xei;xai→xad;xidにおいて、線長さLiの前記スケーリングのスケーリング変数としての働きをする。線の偏向角度βは、線ミラー小面の幾何形状が与える固定値である。さらに、あらゆる線の時間間隔Ｔはそのミラーの回転速度によって決まる。
線長さの調整、つまり線xadの開始点、及び線xedの終点の決定は、多角形ミラー(線ミラー)の小面位置に対する画像ポイントの輝度変調及び色変調の相互関係によって実行される。対応する完全な制御回路について以下に説明する。
図２によると、映写ヘッド14は、映写面を基準として、たとえば、映写角ε=-15だけ傾いている。この映写角εは、偏向システムの光軸OAに対応する映写軸と、図６にある映写面101に垂直線Ｖと示してある法線との間の角度である。その角度の基準点は、ビーム偏向の原点、つまりこの角度を拡大する映写光学装置13を有するシステムでは、拡大光学装置13の射出ひとみAPである。
角度限度は、0°（傾きなし）及び±90°、ここでは、マイナス角度は映写ヘッド14が線の開始点に向かって傾いていることを意味する。したがって、プラス角度は、映写ヘッド14が線の終点に向かっていることを意味している。この定義づけについては、映写面は背面映写面であって、線は視聴者から見て左から右に書き込まれることを想定している。
拡大光学装置13及び線ミラー11は、互いに映写光学装置の入射ひとみEPが線ミラー11の近辺にあるビーム偏向の原点に位置するように調整されている。以下に、線は視聴者から見て左から右に書き込まれるように定義する。これは、通常のテレビ規格に同じである。
次に、図１２及び以下の式、又はそれらのいずれかに使用する変数について説明する。
-  変数βyiは、線ｉのあらゆる画像ポイントyの線ミラー偏向システム１７の映写軸OA及びあらゆる線iの偏向ポイントを基準として偏向角度である。
-  値gは、映写軸と、映写面での射出ひとみに垂直な垂直線Ｖとの間の映写面での距離を示す。
-  値ayiは、射出ひとみAPからあらゆる線の中心までのあらゆる線ｉのあらゆる画像ポイントの映写間隔である。
-  値tiは、垂直線から射出ひとみまでの最初の画像ポイントの映写面での各間隔である。
-  値tyiは、垂直線から射出ひとみまでのあらゆる線ｉの画像ポイントyの映写面での各間隔である。
-  角度ζyiは、直線｜線ｉの画像ポイントy-射出ひとみAP｜と垂直線Ｖとの映写面での映写角である。
-  角度ξyiは、直線｜線ｉの画像ポイントy-射出ひとみAP｜と、偏向システム14の後方にある光軸OAとの間の映写角である。
この場合には、
-  pは、線内の画像ポイントp=m+1の数量を示し、yは、インデックスである。ただし、y=(0,1,...m)及びm=p-1
Ｃ．  傾角x及び傾角ε、又はそれらのいずれかによる線方向及び対角映写における接線エラーによる画像ポイント間隔(線ミラーβyiの偏向角度関数)の修正。この計算は、あらゆる線i=(0,1,2...,n)について実行する必要がある。
1.垂直線Ｖからの最初の画像ポイントt（第１画像ポイントは線の開始点にある）の距離の決定、ただし、
0003681408.tif 000016
別の画像ポイントの同じ距離は、上記の距離tiを基にして計算され、この計算の最後に結果として、あらゆる線における画像ポイント当たりの線ミラー11のさまざまな大きさの偏向角度byiが生じる。
2.垂直線Ｖから射出ひとみまでの画像ポイントy=(0,1,2,...,m)の映写面での距離は、
0003681408.tif 000017
3.直線｜画像ポイントy=(0,1,2,...m)-レンズの画面AP｜と、垂直線Ｖとの映写面での映写角ζyiは、あらゆる線においてのあらゆる画像ポイントの画像ポイント間隔tyiから計算された。つまり、
0003681408.tif 000018
偏向システム14の光軸OAとしての各直線｜画像ポイント-レンズの画面AP｜の映写角ξyiは、
0003681408.tif 000019
4.映写ヘッド14及び線ミラー11の偏向ポイントの光軸OAを基準としてのあらゆる線ｉのあらゆる画像ポイントyの映写角βyiは、
0003681408.tif 000020
0003681408.tif 000021
この関数(30)（図１８及び19のグラフ参照）は、偏向角度位置を線内において、十分に高い原動力のある電気容量で調整できる偏向装置を使用する場合は、直接に線ミラーの制御電圧を印加する。
ビデオ画像規格の通常条件で多角形ミラーを線ミラー11として使用する場合は、前記のように画像ポイント周波数を一時的に変調して画像ポイント間隔を調整できる。
Ｄ．  映写面での偏向装置の映写軸の対角ε（この場合、傾角xは0°）、又は傾角x及び対角εを生じる画像内容の修正
画像ポイントのあらゆる輝度値及び色値は、偏向システムの角度位置と互いに関係付ける必要がある。この実施例では、この偏向システムは、偏向装置(線ミラー及びフレーム・ミラー)で実際に走査される領域によって完全にカバーされる矩形(画像領域103)に対応する。この場合、画像の線間隔、線長さ、及び線内の画像ポイント間隔は、最初に、Ａ、Ｂ、及びＣ、或はＡ、Ｂ、又はＣによる計算に従って書く映写比率のために最適化され、そして新しいビデオ情報は、既存のRGBビデオデータから現在表示できるあらゆる画像ポイントのための線方向及びフレーム方向に走査する幾何形状的に最適化された画像ポイント用として計算される。
ビデオ画像の調整方法、特に解像度を向上させる方法は、たとえば、DE19517357C1から周知である。
ここに説明した方法は、同様に、図７及び8の映写曲面での画像歪みの削減方法に適用できる。しかし、映写面の歪み作用は、周知であり、さらにデータセットまたレコードとしてビデオ情報内に組み込まれるか、又は映写装置の電子回路に入力されているものと想定される。
歪み画像から歪み修正済み画像への変換は、すでに図９を示したROM又はRAMによって実行できる。ROM又はRAMの記憶値は、上記の式によって計算される。
図４では、射出ひとみAPは、画像の中心を基準として、水平には角度xだけ、垂直には角度εだけずれている。破線で示した境界は、未修正画像102の歪みを示している。
実線境界は、未修正画像102の歪みを示している。
実線境界は、画像が輝度変調され、さらに色変調され、さらに偏向装置で表示され、そして広範囲に歪んでいない画像103が生成される領域を示している。
この場合の点線は、走査された線のふるまいを示している。さらに、Ａによる簡単な線間隔の修正、Ｂによる線長さのスケーリング、及びＣによる画像ポイント距離の修正が十分でないことが分かる。
この場合、無歪み画像を表示するためには、あらゆる画像ポイントのビデオ情報(輝度及び色)は、上記Ｄの位置に基づいて幾何形状的に最適に修正された表示画像ポイントをあらゆる線内に設定する方法に従って再計算した方が賢明である。
図７は、凹面映写スクリーン101、たとえば、気球の後方散乱包絡面への正面映写例の条件を示している。映写機100は通常、歪んだ画像102を映写する。基本的には、画像の表示は、映写の中心からの曲面に接する接線によって形成される限度角度まで可能である。映写スクリーン上に突き当たる光ビームの角度は、映写の中心から広がるにつれて減少するので、画像の歪みは、映写の中心からの距離が増すことによって増大する。この歪みは、上記のＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤに示した計算に従って映写面が及ぼす歪みの影響を考慮しながら線間隔の修正、及び無歪み画像103の走査画像ポイントの再計算を行うことによって抑制できる。
以後に詳しく説明する方法は、歪みの修正例として上述した映写面に関するさまざまな修正のために適用できる。
図３では、射出ひとみAPは、表示画像の中心を基準とする角度xだけ水平にずれる。破線で示した境界は、未修正画像102の歪みを示している。
実線の境界は、画像ポイントが輝度変調及び色変調されて、偏向装置によって表示され、さらに広範囲に無歪み画像103が生成される領域を示している。歪み修正の目的での画像計算については、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤでの計算を実行する。これらの式において、ε=0°及びx=0°である。
図６では、射出ひとみAPは、表示画像の中心を基準とする角度εだけ垂直にずれる。破線で示した境界は、未修正画像102の歪みを示している。
実線の境界は、画像ポイントが輝度変調及び色変調されて、偏向装置によって表示され、さらに広範囲に無歪み画像103が生成される領域を示している。
この場合の点線は、走査される線の構成を示している。さらに、Ａによる簡単な線間隔の修正、Ｂによる線長さのスケーリング、及びＣによる画像ポイント距離の修正が十分でないことが分かる。
この場合は、手順Ｄによる歪みの少ない画像表示については、あらゆる画像ポイントのビデオ情報(輝度及び色)を再計算する必要があり、さらにあらゆる線内の幾何形状的に最適に修正された画像ポイントと互いに関係づける必要がある。
しかし、この場合（図６）、手順Ｄによる画像の再計算は、費用を削減するためにＥに示した手順によって省略できる。
しかし、限度は、映写角が増して種々の画像ポイントが互いに同化するに従って、丸い断面を有する直線光束が卵形になり、さらにある角度での反射率及び散乱率が画像の再生のために適切でない場合に施される。
図８は、凸面映写スクリーン101、たとえば、プラネタリウムに使用されるようなドームの拡散内面での正面映写の状態を示している。
デカルト座標軸での画像ポイントを走査する場合、映写機100は、歪んだ画像を映写する。以前は、無歪み画像は、映写機が凸面映写面の中心点に位置して極座標で走査される場合にのみに表示できた。
その他のあらゆる場合にも、画像歪みは発生する。この歪みはＡ、Ｂ、Ｃ及びＤに示した式に従って映写面の及ぼす歪みの影響を考慮しながら、無歪み画像103の走査された画像ポイントの線間隔の修正、及び再計算によって抑制できる。
前記修正の可能性と共に、画像情報を電子的に90°だけ回転することは原理的には可能である。それと共に図２に示す映写機構成は、90°だけ回転する画像を表示し、線ミラー（多角形ミラー）が画像の高さを認識し、さらにファクタ・ミラー（可変傾斜ミラー）が画像幅を認識することもできる。
以下に、前記手順Ｅについて説明する。
Ｅ．  画像の90°だけの回転、映写機の偏向装置の90°だけの回転、及び図３による方法に基づくＡ、Ｂ、およびＣによる計算の応用。これらの計算には、式においてxをε'に、εをx'に交換するという条件がある。ただし、ε'≠0°およびx'=0°。この代替修正の可能性を図１３で詳しく説明する。
初めに、線を走査した画像が表示される。ここでは、線は水平方向に延びる。偏向装置を90°だけ回転した後、線は垂直方向に延びる。
続いて、画像を90°だけ回転し、さらに再び画像を右に回す。しかし、画像の幅は元の画像の高さしかない。線の数を線の画像ポイント数に採用し、さらにバリフォーカル光学装置による画像サイズを採用することによって元の画像が得られるが、最初に線方向に走査した情報は、現在、フレーム偏向方向に操作される。その逆も可能である。この手順は、特に例として図１４に示したような映写スクリーンに対してε≠0の角度で傾いている映写装置に対して有利である。したがって、図６の傾角での対角映写は、図３の傾角での対角映写に変換される。
この種の回転を実行するためには、画像ポイント情報を線方向に、たとえば、RAMに保存され、そして線方向に垂直のコラム方向に読み出される。この逆も可能である。そして、RAM内の記憶位置は、各長さの各時間間隔(xai;xad)及び(xed;xei)においてブランクにする画像ポイントの情報もRAMに保存できるように大きくしておく必要がある。このタイプの記憶装置では、ブランキング用として特別な電子回路を使用する必要はない。その理由は、画像ポイントのダーク値は、間隔(xai;xad)及び(xed;xei)を書き込むために保存されるためである。そして、記憶情報は順々に読み出される。
図１５に、図１の実施例のフレーム・ミラーと同じように使用される可変傾斜ミラーの偏向角度関数を生成するための制御回路を示す。この計算される偏向角度関数αiは、制御変数である。
フレーム・ミラーの制御電圧UGを発生するための角度値αIは関数コントローラ72によって関数記憶装置71から読み出され、d/aコンバーター73に渡される。
フレーム・ミラーの偏向関数の生成はクロック発生器および同期信号発生器によって同期がとられ、さらにクロックされる。マイクロコントローラ75の目的は、基本的な初期化、プログラマブル関数発生器70のプログラミング、準備、及びデータ制御器74を通しての修正偏向関数の関数記憶装置71へのローディングである。プログラマブル関数発生器用のパラメータ又は偏向関数の変更は最も重要な装置のI2Cバスによって実行できる。
図１６は、垂直開口角度αiの曲線を装置100の線間隔iの関数として示している。計算は、Ａで開発した指揮で実行できる。
曲線78は、映写傾角がx=0°及びε=0°の図５画像を表示する装置100のふるまいを示している。この目的のため、フレーム方向のタンジェント・エラーは広範に修正されるので、この関数だけがほぼ直線である。
他の曲線77は、映写傾角がx=-15°及びε=0°の図３の映写に対応する修正を示している。この種の偏向角度関数では、-15°の対角映写において画像のあらゆる線を同じ線間隔で書き込む。
図１７は、映写システムにおける線ミラーの偏向角度βiのスケーリングをあらゆる線の数量の関数として示している。この計算はＢの式に従って実行される。このＢの式もあらゆる画像ポイントの表示の時間経過を示している。
最初の曲線97は、映写傾角がx=0°及びε=0°のピンクッション歪みを修正しない映写の前記依存性を直線として示している。
２番目の曲線98は、映写傾角がx=0°及びε=0°の図５にある太線103に関するピンクッション歪みを修正する映写の前記依存性を示している。
他の曲線99は、映写傾角がx=-15°及びε=0°の図３による映写の前記の依存性を示している。この種の偏向角度関数と共に、画像のあらゆる線は、x=-15°の対角映写において同じ線長さで書き込まれる。
図１８は、線ミラーの偏向角度関数βyi=f(i,y,ε,x,K)を画像ポイント座標として示している。ただし、x=0°及びε=0°。この計算は、Ｃの式に従って実行される。
曲線ファミリーのパラメータは、線番号iである。値βyiは、y=0およびy=p-1の場合、βi/2を与える。
これらの曲線の形状は直線からずれている。これは、線方向のタンジェント・エラーによって映写x=0°及びε=0°において発生する画像ポイント間隔のエラーが修正されるためである。
図１９は、Ｃの式に従う線ミラーの偏向角度関数βyi=f(i,y,ε,x,K)を画像ポイント座標として示している。この場合、偏向角度βyiは画像ポイント番号の関数として示される。曲線ファミリーのパラメータは、線番号iである。表示されている曲線のファミリーは、対角ε=-30°の映写において発生する画像ポイント間隔のエラーのふるまいを表し、タンジェント・エラーが線方向に発生する場合に発生する。
曲線ｉ=(z-1)/2は画像の中心に相当し、曲線ｉ=0は線開始点の画像ポイントの位置に相当し、さらに曲線ｉ=z-1は線終点の画像ポイントの修正を表している。図１８及び１９の太矢印は走査順序を示している。
図２０は、線方向におけるダイナミック・スケーリングの可能性のあるリアルタイムのスケーリング80ための電子装置の機能ブロック図を示している。長さ(xai-xad)及び(xed-xai)での画像ポイントの記憶装置内容はダークに設定されるので、出力ビデオ信号("R,G,B out")はすでに本発明による方法に従って用意されている。図２１に示しているように、垂直方向、つまりフレーム方向のダイナミック・スケーリングは、画像を９０度回転した後、同じ方法で実行できる。
線画像ポイント及びあらゆる画像ポイントのビデオ情報の空間的および時間的な配分は、画像表示の各幾何形状用として、リアルタイムに計算され、さらにミラー12の最適化走査領域に関係づけられる。偏向装置は、同期信号"DEF clock"を画像ポイントデータ用として渡す(非同期制御)。
ビデオ源のビデオ入力データ"R,G,B in"、"H,V SYNC in"、"H,V BLK in"、"PCLK out"は、バッファ記憶装置82を通してRGBスケーラーに渡される。
入力ビデオデータ・ストリーム"R.G.B in"のスケーラー81への同期伝送は、実施例ではクロック発生器、及びバッファ記憶装置82を通して制御される入力コントローラによって実行されている。この場合、スケーラー81の入力データは、線開口角度βiに関係づけられている修正値Riである。画像ポイント間隔の修正値Syiは、線ミラーの偏向角度関数βyiから計算される。
この場合のバッファ記憶装置は、FIFO（先入れ、先だし）として示されている。しかし、この実施例では、９０度回転に続いて、FIFOと同じように機能する画像記憶装置がFIFOの代わりに全体的なビデオ画像用として備えられている。しかし、９０度回転を実行するために線方向に保存されている場合、この画像記憶装置は反時計方向に読み出される。その逆も可能である。
ダイナミック・スケーリング用のスケーラー81のデータ及びプログラムは、データ・コントローラ86及びパラメータRAM87を通して供給される。これは、スケーラー81のコマンドで同期式に実行される。データ・コントローラとパラメータRAM87は図９の回路と同じように構築できる。
この実施例では、マイクロコントローラ75の唯一のタスクは、基本的な初期化を行うこととそれぞれの必要条件に応じてあらゆる電子部品をプログラムすることである。さらに、マイクロコントローラ75は、データ・コントローラ86を通してパラメータRAM87用のダイナミック・スケーリング・パラメータを使用できるようにする。固定映写の条件下では、これらの値はROMから読み出される。異なるε及びxでは、これらの角度は、EEPROMに入力できる。そして、マイクロコントローラは、これらの値を読み取り、指示した式に従ってスケーリングのためにRAMの値を計算する。
あらゆる装置に必要なクロックの発生と供給は、これらの処理方法に通じた手法でクロック発生器が実行する。
さらに、水平スケーリング80の電子装置用パラメータの変更は、最も重要な装置からI2Cバスを通してマイクロコントローラで実行される。
図２１は、書き込み光束でのビデオ映写における画像エラーをリアルタイムに修正するための回路ブロック図を示している。この場合、画像の再計算も考慮される。ここでは、とりわけ、図１１、１２、１３および前記計算方法が考慮される。
図２１に示した回路は、たとえば、ビデオ画像を曲面及び任意の映写角で、或はそれらのいずれかで映写される場合に発生するエラーのリアルタイム修正を広範に行える。
図２１から、映写処理及び映写面で発生するエラーは、入力ビデオ画像を基準にして、読み出し画像を２つのビデオ・フレームだけ遅延させる電子部品及びソフトウェアを比較的少ない費用で付加することで、いずれのエラーもリアルタイムで完全に修正できることが分かる。その理由は９０度回転を２回行うためである。
初めに、線方向（ｉ方向）での画像ポイントのダイナミック・スケーリングを行い、次に画像回転用装置90で画像を９０度回転した後、画像ポイントのスケーリングをダイナミック・スケーリング用装置80によってフレーム方向に装置80'に実現する。そして、もう１回の９０度回転をもう１つの画像回転用装置90'によって実行する。これらの装置80、80'は、完全なフレームをリアルタイムに計算するための基盤を有している。
そして、ビデオデータ"R,G,D out"は、輝度変調及び色変調を行える光源10の変調器2に供給される。そこでは、画像ポイントの時間シーケンスは、信号"DEF clock"で生成した信号"PCLK"によって制御される。線偏向及びフレーム偏向用時間シーケンスは信号UG(t)によって制御される。
装置80及び80'は、基本的には図２０の回路であり、制御に必要なコンポーネント・グループ、クロック発生器76、およびマイクロプロセッサ74を一度だけ完全なシステムとして実現する回路である。
線長さは、信号"H BLK"を通してダイナミック・スケーリング用装置80内で調整される。この信号波形は、本質的に角度偏向関数βyi(Syi)に入っている値Ri(βi)の影響を受ける。
画像の高さは、信号"V BLK"を通してダイナミック・スケーリング用装置80'内で調整される。この信号波形は偏向角度aiの値の影響を受ける。
プログラマブル制御回路70及び70'は、実際上、図１５に対応し、フレーム・ミラー及び線ミラーによって修正できる画像エラーの修正を実現する。その制御回路70及び70'は一緒に、図１に示す画像ポイント走査及び線走査膺制御回路17を有している。しかし、この回路では、制御信号で両方向に偏向装置を十分に迅速に実行する必要がある。たとえば、小型化された可変傾斜ミラー又は音響光学偏向器が光束偏向用として適切である。
最適化された走査幾何形状は、図２の回路構成及び関連偏向システムによって画像ポイント走査及び線走査17用制御回路内に生成される。一方、最適化解像度の新しい画像は、入力ビデオ情報に基づく画像計算17用装置内の最適化走査幾何形状用に計算される。
装置17は、最後の９０度回転を電子的に実行しない場合はさらに簡素化できるが、さらに正確に言えば、画像を回転して、つまり偏向ミラーを回転して走査方向を変更しても簡素化できる。
図２２は、信号PCLKの周波数変調に適する電圧制御発振器61付きのプログラマブル変調回路60を示している。このプログラマブル変調回路60は、あらゆる線内の画像ポイントの変調を制御することによって画像エラーの修正を達成する。特に、以下のエラーを修正できる。
-  線方向のタンジェント・エラー
-  対角映写による画像ポイント間隔のふるまい
-  映写曲面による画像ポイント間隔のふるまい
これらのエラーの修正について、修正ファクタSyiに比例する電圧は、電圧制御発信器(VCO)61をドライブすることで生成される。PCLK信号"PCLK out"の周波数変調は、印加電圧Ustによって実行される。電圧制御発信器61は、START信号によってあらゆる線の開始点で同期をとることができる。この目的のため、マイクロプロセッサ75は、修正ファクタSyiの電圧に比例する電圧を生成する。これらは、中間の関数記憶装置71に保存され、さらに制御及び同期回路72及びその後に続くd/aコンバーター73を通しての要求に基づいて電圧制御発信器61に出力される。
図２３は、図２２の回路を有する以外、基本的には図２１のような回路構成である。フレーム・ミラー12、つまり可変傾斜ミラーも、この場合は電圧UG(t)でドライブされる。
図２３の実施例で使用した電圧制御発振器60は、好適にクロック発生器76内に備えられている。画像ポイントの読み出しは、"DEF-Clock"で生成された信号"PCLK out"による回路で時間制御される。そして、画像ポイントと、線ミラー、この場合は多角形ミラー小面の各位置との相互関係がこの方法で設定される。
画像ポイントの変調は、制御のために時間圧縮されるか、遅延されるので、画像ポイントは、線ミラーが一定した偏向速度にもかかわらず、修正された間隔で順々に書き込まれる。
最適化走査の幾何形状は、図２３に示す回路構成及び関連偏向システム11、12によって生成される。この偏向システムは、画像ポイント走査及び線走査用制御回路17でのフレーム偏向(フレーム・ミラー12)にだけ使用される。線偏向(線ミラー11)は、一定の信号"H SYNC out"によって制御される。この場合、線の幾何形状の最適化は、電圧制御発信器60に使用できる修正値Syiを生成するマイクロコンピュータ75で実行される。修正値Riは、スケーラー80を経由して実効線長さを制御する。
画像計算用装置17では、最適化解像度の新しい画像は、入力ビデオ情報から生じる最適化走査の幾何形状のために計算され、そして"R,G,B out"データは、画像ポイント間隔によって時間で設定される順序で読み出される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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