DE102014210389A1 - Laser scanner projector with color measurement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Laser-Scanner-Projektor (1) mit wenigstens einem Projektionslaser (10, 20, 30) und wenigstens einem Scanner-Spiegel (100, 110) zur Projektion eines Bildes auf eine Projektionsfläche (1000), mit einer Photodiode (200) zur Messung von der Projektionsfläche (1000) rückgestreuten Lichts. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Laser-Scanner-Projektor (1) eine weiße Lichtquelle (500) zur Beleuchtung wenigstens eines Teils der Projektionsfläche (1000) aufweist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Farbkalibrierung eines Laser-Scanner-Projektors.The invention is based on a laser scanner projector (1) having at least one projection laser (10, 20, 30) and at least one scanner mirror (100, 110) for projecting an image onto a projection surface (1000) with a photodiode (200) for measuring the backscattered light from the projection surface (1000). The essence of the invention is that the laser scanner projector (1) has a white light source (500) for illuminating at least part of the projection surface (1000). The invention also relates to a method for color calibration of a laser scanner projector.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Laser-Scanner-Projektor mit wenigstens einem Projektionslaser und wenigstens einem Scanner-Spiegel zur Projektion eines Bildes auf eine Projektionsfläche, sowie mit einer Photodiode zur Messung von der Projektionsfläche rückgestreuten Lichts. The invention is based on a laser scanner projector with at least one projection laser and at least one scanner mirror for projecting an image onto a projection surface, as well as with a photodiode for measuring backscattered light from the projection surface.
Ein derartiger Laser-Scanner-Projektor ist beispielsweise aus der Schrift
Eine einfache Möglichkeit, das von der Projektionsfläche reflektierte Licht zu bestimmen, besteht darin, eine einzelne Photodiode mit dem Öffnungswinkel der Projektion auf die Fläche zu richten und das während der Laserprojektion rückgestreute Licht zu messen. Zusammen mit der Information über die Laserlichtleistung und die Spiegelposition des Scannerspiegels ist es möglich, das Reflexionsverhalten der Projektionsfläche pixelgenau ortsaufgelöst zu bestimmen. Das empfangene Bild ist jedoch monochromatisch, weil die Photodiode nur die Intensität ermittelt. An easy way to determine the light reflected from the projection surface is to direct a single photodiode at the aperture angle of the projection onto the surface and to measure the light backscattered during laser projection. Together with the information about the laser light power and the mirror position of the scanner mirror, it is possible to determine the reflection behavior of the projection surface pixel-exactly spatially resolved. However, the received image is monochromatic because the photodiode only detects the intensity.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung die Farbe der Projektionsfläche zu bestimmen und eine dafür geeignete Vorrichtung zu schaffen. It is the object of the invention to determine the color of the projection surface and to create a device suitable for it.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Laser-Scanner-Projektor mit wenigstens einem Projektionslaser und wenigstens einem Scanner-Spiegel zur Projektion eines Bildes auf eine Projektionsfläche, sowie mit einer Photodiode zur Messung von der Projektionsfläche rückgestreuten Lichts. The invention is based on a laser scanner projector with at least one projection laser and at least one scanner mirror for projecting an image onto a projection surface, as well as with a photodiode for measuring backscattered light from the projection surface.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Laser-Scanner-Projektor außerdem eine weiße Lichtquelle zur Beleuchtung wenigstens eines Teils der Projektionsfläche aufweist. Vorteilhaft kann mit dieser Anordnung die Projektionsfläche mit weißem Licht bestrahlt und die Farbe der Projektionsfläche mit der Photodiode gemessen werden. The essence of the invention is that the laser scanner projector also has a white light source for illuminating at least part of the projection surface. Advantageously, the projection surface can be irradiated with white light and the color of the projection surface can be measured with the photodiode with this arrangement.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die weiße Lichtquelle eine weiße LED, insbesondere eine Phosphor LED ist. Vorteilhaft kann mit der LED ein besonders kompakter und stromsparender Aufbau erzielt werden, beispielsweise um einen mobilen Mikroprojektor zu schaffen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Laser-Scanner-Projektor eine Verarbeitungseinheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, von der Projektionsfläche rückgestreutes Licht der weißen Lichtquelle mit der Photodiode zu messen und daraus die Farbe der Projektionsfläche zu bestimmen. An advantageous embodiment of the invention provides that the white light source is a white LED, in particular a phosphor LED. Advantageously, a particularly compact and energy-saving design can be achieved with the LED, for example to create a mobile micro projector. An advantageous embodiment of the invention provides that the laser scanner projector has a processing unit which is adapted to measure backscattered from the projection surface light of the white light source with the photodiode and to determine therefrom the color of the projection surface.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die weiße Lichtquelle zur Beleuchtung eines zentralen Teils der Projektionsfläche eingerichtet ist. Vorteilhaft kann hierbei eine energiesparende weiße Lichtquelle verwendet werden. Vorteilhaft kann die hierdurch die Farbe der Projektionsfläche im Zentrum repräsentativ für die Farbe der gesamten Projektionsfläche bestimmt werden. An advantageous embodiment of the invention provides that the white light source is set up to illuminate a central part of the projection surface. Advantageously, an energy-saving white light source can be used in this case. Advantageously, this makes it possible to determine the color of the projection surface in the center in a representative manner for the color of the entire projection surface.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Farbkalibrierung eines Laser-Scanner-Projektors mit den Schritten:
(B) Beleuchten wenigstens eines Teils einer Projektionsfläche mit einer weißen Lichtquelle und Messen des rückgestreuten Lichts mit der Photodiode
(C) Bestimmung der Farbe der Projektionsfläche. The invention also relates to a method for color calibration of a laser scanner projector with the steps:
(B) illuminating at least a portion of a projection surface with a white light source and measuring the backscattered light with the photodiode
(C) Determination of the color of the projection surface.
Vorteilhaft kann mit diesem Verfahren die reflektierte Farbe der Projektionsfläche in einem Farbraum, d.h. absolut, bestimmt werden. Vorteilhaft kann hierbei der Weißpunkt bestimmt werden. Advantageously, with this method, the reflected color of the projection surface in a color space, i. absolutely, be determined. Advantageously, the white point can be determined here.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet die nachfolgenden Schritte
- (D) Scannen der Projektionsfläche mit einem Laserstrahl von wenigstens einem Projektionslaser und
- (E) Bestimmen einer ortsaufgelösten Reflexion des Lichts des Projektionslasers Vorteilhaft können mit diesem Verfahren ortsaufgelöst Farbunterschiede der reflektierten Farbe der Projektionsfläche bestimmt werden. Vorteilhaft kann auch bewertet werden, ob die Projektionsfläche überhaupt zur Projektion eines Bildes geeignet ist.
- (D) scanning the projection surface with a laser beam from at least one projection laser and
- (E) Determining a spatially resolved reflection of the light of the projection laser Advantageously, with this method spatially resolved color differences of the reflected color of the projection surface can be determined. Advantageously, it can also be evaluated whether the projection surface is at all suitable for the projection of an image.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet den nachfolgenden Schritt (F) Kalibrieren der ortsaufgelösten Reflexion des Lichts des Projektionslasers mit der im Schritt (C) bestimmten Farbe der Projektionsfläche. An advantageous embodiment of the inventive method includes the subsequent step (F) calibrating the spatially resolved reflection of the light of the projection laser with the color of the projection surface determined in step (C).
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet den nachfolgenden Schritt (G) Erstellen einer Farbkarte für die Projektionsfläche über deren ortsaufgelösten Farbverteilung.An advantageous embodiment of the method according to the invention includes the subsequent step (G) creating a color map for the projection over their spatially resolved color distribution.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet den nachfolgenden Schritt (H) Ansteuern des wenigstens einen Projektionslasers zur Darstellung eines Bildes, derart, dass der Einfluss der Farbe und/oder der ortsaufgelösten Farbverteilung der Projektionsfläche auf die Darstellung des Bildes kompensiert wird. Vorteilhaft werden so unterschiedliche Reflexionseigenschaften der Projektionsfläche kompensiert und ein farbkorrigiertes Bild dargestellt. Vorteilhaft kann ein Weißabgleich des projizierten Bildes durchgeführt werden. An advantageous embodiment of the inventive method includes the subsequent step (H) driving the at least one projection laser to display an image, such that the influence of the color and / or the spatially resolved color distribution of the projection surface is compensated for the representation of the image. Advantageously, so different reflection properties compensated for the projection surface and a color-corrected image is displayed. Advantageously, a white balance of the projected image can be performed.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet den Schritt (A) Messen der Lichtstrahlung aus der Umgebung des Laser-Scanner-Projektors mit einer Photodiode zur Null-Kalibrierung der Photodiode An advantageous embodiment of the inventive method includes the step (A) measuring the light radiation from the environment of the laser scanner projector with a photodiode for zero calibration of the photodiode
Zeichnung drawing
Ausführungsbeispiel embodiment
Zentraler Bezugspunkt der Tafel ist der in jeder Farbmeßsituation wesentliche Weißpunkt W. Der im Diagramm mit W gekennzeichnete Punkt ist derjenige theoretische Weißpunkt, der alle drei Farben zu je 1/3 (x, y und z = 0,333 ...) repräsentiert. Abhängig von der Beleuchtungssituation kann sich der Weißpunkt praktisch überall innerhalb des Hufeisens befinden. Außerdem ist die Kurve des idealen Strahlers gezeigt. Auf deren Verlauf sind die Farben als Temperatur eines idealen Strahlers (schwarzen Körpers) mit der Temperatur TC in Kelvin angegeben. The central reference point of the panel is the white point W which is essential in every color measurement situation. The point marked W in the diagram is that theoretical white point which represents all three colors of 1/3 (x, y and z = 0.333 ...). Depending on the lighting situation, the white point can be virtually anywhere within the horseshoe. In addition, the curve of the ideal radiator is shown. On their course, the colors are given as the temperature of an ideal radiator (black body) with the temperature T C in Kelvin.
(A) Messen der Lichtstrahlung aus der Umgebung des Laser-Scanner-Projektors
(B) Beleuchten wenigstens eines Teils einer Projektionsfläche
(C) Bestimmung der Farbe der Projektionsfläche
(A) Measuring the light radiation from the environment of the
(B) Illuminating at least part of a
(C) Determination of the color of the
Um die Farbe ortsaufgelöst, insbesondere pixelgenau für die Projektionsfläche zu bestimmen werden zusätzlich die folgenden Schritte durchgeführt:
(D) Scannen der Projektionsfläche
(E) Bestimmen einer ortsaufgelösten Reflexion des Lichts des Projektionslasers
(D) Scanning the
(E) determining a spatially resolved reflection of the light of the
Um ein Bild in neutraler Farbgebung, unbeeinflusst von der Projektionsfläche zu projizieren folgt der Schritt (H) Ansteuern des wenigstens einen Projektionslasers
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 8408720 B2 [0002] US 8408720 B2 [0002]
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