DE10043272A1 - Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensional wirkender Bilder durch hochfrequent bewegten stufenweise teilbildabstrahlenden Bildschirm - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensional wirkender Bilder, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bildschirm unveränderbarer Struktur in einem diesen Bildschirm umschließenden Vakuum-Raum in longitudinale hochfrequent oszillierende Bewegungen versetzt wird, wobei der longitudinal oszillierenden Bewegung des Bildschirm phasengerecht Teilbilder eines zu vermittelnden Bildinhaltes in der Weise zugeordnet werden, daß diese schichtweise ein tiefenräumliches Bild entsprechend einer Sichtpyramide stufenweise aufbauen ohne durch weitere optische Vorrichtung weiterverabeitet werden zu müssen. DOLLAR A Der Bildschirm wird durch einen Oszillator/Schwingungsantrieb in die hochfrequente longitudinale Bewegung zur Bildschirmortogonale versetzt. DOLLAR A Der Bereich der Schwingungsamplitude des Oszillators der Bildschirmebene entspricht der Z-Achse des normierten mathematischen Modells, der zur Wandlung des 2-D-Bildinhaltes zum 3-D-Bildinhalt genutzt wird. DOLLAR A Die zu vermittelnden Bilder werden entsprechend der Z-Achse des anzuwendenden mathematischen Modells in mehrere Teilbilder zerlegt, welche den verschiedenen Positionsebenen des Bildschirmes in dessen Bewegungsraum zugewiesen werden, so daß sie stufenweise eine 3-D-Sichtpyramide aufbauen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bildträger zur Erzeugung autostereoskopisch betrach­ teter Bilder bzw. Bildabfolgen beliebig komplexer Inhalte mit perspektivischen An­ sichten des aufgezeichneten Gegenstandsfeldes durch partiell hochfrequent zuge­ ordnete Teilbilder, welche aus verschiedenen Projektionsebenen der Projektionsvor­ richtung abgestrahlt werden, um ein zu einem geschlossenem Bildinhalt vervoll­ ständigtes Bild mit Tiefenwirkung zu erzeugen.

Aus JP 07-64 020 A ist ein dreidimensionales Display bekannt, bei dem auf eine Anzeigefläche mehrere Einfachobjektive gestellt werden, die eine Konvexlinse mit kurzer Brennweite, eine Lichtquelle, sowie ein dazwischen positioniertes elastisches Laufwerk, einschließen. Durch Variieren des Abstandes zwischen der Konvexlinse und der Lichtquelle mit Hilfe des flexiblen Laufwerkes wird die Position des durch die Konvexlinse abgebildeten Bildes der Lichtquelle geändert um schließlich imagi­ näre Bilder zu projektieren. Die Vorrichtung beinhaltet auch die Möglichkeit, daß diese Einfachobjektive zu geometrischen Figuren organisiert werden können, z. B. Zylinder- oder Kugelkörper, so daß die Projektion des imaginären "Vor- oder Hinter­ bildes" vom Betrachter in einem Betrachtungsradius von 360° möglich gemacht werden kann. Bei solchen Bildprojektionstechniken für das Auge, die scheinbare Bilder durch Zoomung mittels Einfachobjektiven imaginär im Raum hervorrufen, und einen wahrnehmungspsychologischen Effekt (ohne Brille oder ähnliche Hilfsmittel) verwenden, der auf einer empirisch visuell gewonnenen Gedächtnisleistung beruht, wird ausgenutzt, daß die Entfernungseinschätzung eines Objektes in Zusammen­ hang steht mit der Größe seines wahrgenommenen Abbildes.

Aus DE 198 43 296 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder be­ kannt, bei welcher die einzelnen Pixel eines Bildschirmes, die Licht erzeugen, durch Antriebe einzeln hochfrequent der Z-Achse des zu vermittelnden Bildes zugeordnet werden können und somit ein aus dem Betrachtungsbereich allseitig wahrnehmba­ res tatsächlich tiefenräumliches Bild erzeugen.

Aus DE 28 30 115 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensional erscheinender Bilder bekannt, bei welcher ein oszillierender Spiegel synchron mit einer Bildfre­ quenz eines entsprechenden Bildgenerators geschaltet ist, welcher durch Wölbung verschiedene Brennweiten der reflektierenden Bilder erzeugt, so daß vergleichbar JP 07-64 020 A sogenannte Vor- und Hinterbilder projektiert werden, die dem Betrachter tiefenräumlich erscheinen.

Die oben angeführten Methoden, ausgenommen die Einzelpixelpositinierung, ent­ halten die Nachteile, daß wahrnehmungspsychologische Effekte des Betrachters genutzt werden.

Zur Nutzung dieses wahrnehmungspsychologischen Effektes sind aufwendige Aus­ stattungen und Prozesse zur Lichtbearbeitung notwendig (JP 07-64 020 A).

Diese Optiken sind passiv oder aktiv.

Bei Passiv- und/oder Aktiv-Optiken der Lentikulärlinsensysteme treten die Nachteile in den Vordergrund, daß Bildüberschneidungen zu den einzelnen Bildspalten ent­ stehen, die zu Qualitätseinbußen bei der Wahrnehmung des Betrachters führen. Zur Unterbindung dieser Qualitätseinbußen wurden aktive Lentikulärlinsensysteme entwickelt, welche dem Betrachter die vermittelten Bildinhalte überschneidungsfrei nachführen, welche für den Durchschnittsverbraucher durch die zusätzlichen auf­ wendigen Vermessungs-, Rechen- und Antriebssysteme unzugänglich sind. Ohnehin sind diese für den Heimbereich bei Mehrpersonennutzung nicht anzuwen­ den.

Für den Heimbereich erklären sich auch die Passiv-Techniken durch den hohen technischen und finanziellen Aufwand als unakzeptabel, da diese Vorrichtungen ausschließlich dazu bestimmt sind speziell für diese Vorrichtung erstellte Bildinhalte zu vermitteln. Vorhandenes Standardbildmaterial ist nicht anwendbar, oder nur un­ ter Qualitätsminderung und enormen Aufwand adaptierbar, da die Einzelobjekte bildspaltengemäß bestimmt werden müssen.

Zu DE 198 43 296 besteht der Nachteil, daß der Bildschirm eine hohe Anzahl von Antrieben benötigt und jedes einzelne Pixel bildgerecht angesteuert werden muß. 2D-Bildschirme unveränderbarer Struktur mit deren Produktionserfahrungen und - vorzügen sind nicht in diesen Vorrichtungen anwendbar.

Ausgehend vom Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bilddarstellungstechnik zu entwickeln, dessen Bildanzeigefläche bekannte 2D- Bildschirme unveränderbarer Struktur unter Einbeziehung standardiesierter Re­ chentechnik zur Anwendung bringt und aus normiertem vorhandenem Bildmaterial ein Raumbildeffekt ohne Aktiv- und/oder Passiv-Optiken erzeugen kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung gemäß der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 ausgeführt ist.

Als Bilderzeugungsvorrichtung kommen 2D-Bildschirme bekannter Bauart zum Ein­ satz, deren Bilderzeugungsfläche strukturell und statisch unveränderbar sind. Be­ vorzugt an dieser Stelle werden Flachbildvorrichtungen geringer Eigenmasse ge­ nutzt.

Die Flachbildschirme werden in einer diese Flachbildschirme umschließenden Va­ kuumkammer, unter geeigneter Materialfederwirkung, in einer Aufhängung, ver­ gleichbar einer Lautsprechermembran, montiert.

In einer Halterung hinter dem Flachbildschirm befindet sich ein Oszillator. Dieser Oszillator ist in der Lage den Bildschirm in dieser Vakuumkammer in eine longitudi­ nale Schwingung zur Bildschirmortogonale zu versetzen.

Der Bereich der Schwingungsamplitude des Oszillators der Bildschirmebene ent­ spricht der Z-Achse des normierten mathematischen Modells der zur Wandlung des 2D-Bildinhaltes zum 3D-Bildinhalt genutzt wird.

Der Oszillator ist in der Lage den integrierten Flachbildschirm in hochfrequente Schwingungen zu versetzen.

Die zu vermittelnden Bilder werden entsprechend der Z-Achse des anzuwendenden mathematischen Modells in mehrere Teilbilder zerlegt, welche den verschiedenen Positionsebenen des Bildschirmes in dessen Bewegungsraum zugewiesen werden. Diese Teilbilder werden entsprechend der Schwingung des Bildschirmes getaktet, so daß sie nacheinander schichtweise der Sichtpyramide entsprechend den Bildin­ halt aufbauen, der dann durch die Trägheit der Wahrnehmung des Betrachters eine entsprechende tiefenräumliche Wahrnehmung erzeugt.

Somit wird die bewegungstechnisch realisierte dreidimensionale Sichtpyramide des Betrachters stufenweise in hoher Geschwindigkeit sequentiell aufgeschichtet.

Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung besteht darin, daß es dem Benutzer möglich ist vorhandenes Bildmaterial, das angeboten wird in bekannter Weise zu nutzen, ohne daß die Vorrichtung umgerüstet werden muß, oder zusätzliche externe Hilfs­ mittel herangezogen werden müssen.

Unter Zuschaltung des Oszillators und einer Recheneinheit können die enthaltenen zweidimensionalen Bildinhalte in dreidimensionale Bildinhalte gewandelt werden. Die dazu notwendige Rechentechnik ist durch deren Standardisierung preislich at­ traktiv und vom Vorrichtungsvolumen gering, da bei der Produktion der Bilderzeu­ gungsvorrichtung auf vorhandene Produktionserfahrungen unter geringen Produkti­ onskosten zurückgegriffen werden kann.

Auf die Bilderzeugungsfläche müssen weder passive Optiken noch Antriebe oder andere aktive Bildverarbeitungsvorrichtungen verbracht werden.

In einem Anwendungsbeispiel (Fig. 1) wird eine entsprechende LCD- Bildschirmmatrix als Bildschirm (1) bekannter Bauart in eine elastische Halterung (2) verbracht.

Der Bildschirm (1) wird wie eine Lautsprechermembran verwandt, indem dieser in einer hermetischen Vakuumkammer (3) in einer elastischen Metallfederung (2) hin­ ter einer Klarsichtscheibe (4) aufhängend montiert ist.

Der Bildschirm (1) ist mit einer Rückenplatte (5) versehen, welche einen Teil des Oszillators/Schwingungsantriebes (6) aufnimmt.

Der dazugehörige Teil des Schwingungsantriebes (6) ist im Mittelpunkt der hermeti­ schen Vakuumkammer (3) in deren Rückenverschlußplatte (7) montiert.

Im Tragrahmen (8) der hermetischen Vakuumkammer, parallel zur Bilschirmebene, befindet sich eine optische Vermessungseinheit (9), welche die Ist-Position des Bildschirmes (1) in der Schwingungsphase ermittelt.

Die optische Vermessungseinheit (9) ist über eine Kontrollrecheneinheit mit dem Bildsynchronisator der Recheneinheit verbunden, welche sich beide extern der hermetischen Vakuumkammer im Gerätekorpus der Vorrichtung befinden.

Die Schwingungsfrequenz des Oszillators (6), anhand dessen der Rechner die Teil­ bilder synchronisiert, ist bei diesem Ausführungsbeispiel bestimmend festgelegt.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Erzeugung dreidimensional wirkender Bilder dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Bildschirm (1) bekannter Bauweise unveränderbarer in sich starrer Struktur ohne Passiv- und/oder Aktiv-Optiken in einem diesen Bildschirm umschließenden Vakuum-Raum (3) zur Bildschirmorthogonale durch einen Os­ zillator/Schwingungsantrieb (6) in longitudinale, hochfrequent oszillierende Be­ wegungen versetzt wird, wobei der longitudinal oszillierenden Bewegung des Bildschirms (1) phasengerecht Teilbilder eines zu vermittelnden Bildinhaltes in der Weise zugeordnet werden, daß diese schichtweise ein tiefenräumliches Bild entsprechend einer Sichtpyramide stufenweise aufbauen.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Phasen in dem Phasenraum der Bewegung des Bildschirms (1) vermessen werden zur Unterstützung der Zuordnung der Teilbilder.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der oszillierenden Bewegung modifizierbar ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitu­ de der oszillierenden Bewegung modifizierbar ist.