DE102004013865A1

DE102004013865A1 - Bildschirm-Anordnung

Info

Publication number: DE102004013865A1
Application number: DE200410013865
Authority: DE
Inventors: Wolfram Kresse; John Minnen; Thomas Berg
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-10-13
Also published as: WO2006114109A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bildschirm-Anordnung, insbesondere zur Darstellung von grafischen Daten eines Computers oder eines Computer-Systems, wobei die Anordnung ausgestaltet ist, Licht als Bild sichtbar zu machen, das von einer Mehrzahl von Projektoren projiziert wird, wobei die Anordnung in eine der Mehrzahl der Projektoren entsprechende Anzahl von Bildschirmbereichen (Kacheln) eingeteilt ist oder einteilbar ist, wobei die Kacheln nebeneinander angeordnet sind, um in jeder der Kacheln Licht von einem der Projektoren als Teilbild sichtbar zu machen, und wobei die Anordnung Folgendes aufweist: a) einen transparenten Bildschirmträger (3), der sich quer zu einer Strahlungsrichtung des von den Projektoren projizierten Lichts erstreckt, b) eine Bildschirmschicht (7), die sich in der Strahlungsrichtung hinter dem Bildschirmträger (3) entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers (3) erstreckt und die ausgestaltet ist, das von den Projektoren projizierte und auf der Bildschirmschicht (7) auftreffende Licht zu streuen, und c) eine Abstützeinrichtung (19, 21, 23, 25) zum Abstützen des Bildschirmträgers (3), die in der Strahlungsrichtung vor dem Bildschirmträger (3) in zumindest einem Grenzbereich zweier oder mehrerer Kacheln mit dem Bildschirmträger (3) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildschirm-Anordnung, wobei die Anordnung ausgestaltet ist, Licht als Bild sichtbar zu machen, das von einer Mehrzahl von Projektoren projiziert wird. Die Anordnung ist in eine der Mehrzahl der Projektoren entsprechende Anzahl von Bildschirmbereichen (Kacheln) eingeteilt oder einteilbar, die nebeneinander angeordnet sind, um in jeder der Kacheln Licht von einem der Projektoren als Teilbild sichtbar zu machen. Die Bildschirm-Anordnung kann insbesondere zur Darstellung von grafischen Daten eines Computers oder eines Computer-Systems verwendet werden. Unter einem Computer-System wird insbesondere ein System mit einer Mehrzahl von Computern verstanden. Beispielsweise steuert jeder der Computer den Betrieb eines der Projektoren und/oder die Erzeugung eines der Teilbilder.

Die folgende Veröffentlichung beschreibt gekachelte Anzeigesysteme und die Problematik, ein einzelnes, durchgehendes Bild mit großer Bildfläche zu erzeugen: „Color and Brightness Appearence Issues in Tiled Displays" von Maureen C. Stone, veröffentlicht in IEEE Computer Graphics and Applications, September/Oktober 2001, Seiten 58 bis 66. Die vorliegende Erfindung kann zumindest mit Teilen der in der Veröffentlichung beschriebenen Systeme kombiniert werden. Daher wird die Veröffentlichung voll inhaltlich in die vorliegende Beschreibung mit aufgenommen. Auch können die in der Veröffentlichung beschriebenen Verfahren, insbesondere zur Einstellung der Farbe und/oder der Helligkeit der auf der Anzeigevorrichtung dargestellten Bilder in Kombination mit der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden.

Gekachelte Anzeigevorrichtungen oder Bildschirme können insbesondere zur Darstellung von virtuellen Realitäten verwendet werden. Konkrete Anwendungsbeispiele sind Flugsimulatoren und Anwendungen zur Unterhaltung (z.B. Spiele). Jedoch besteht auch im Bereich der ingenieurtechnischen Entwicklung von Produkten (z.B. für die Automobilindustrie) ein Bedarf an großflächigen, jedoch hoch aufgelösten bildlichen Darstellungen. Beispielsweise beträgt die Fläche des dargestellten Bildes einige Quadratmeter (z. B. 4 m Breite × 2 m Höhe). Es ist bekannt, hierfür eine Mehrzahl von Projektoren einzusetzen, die von einer Projektionsseite eines Bildschirms Licht auf den Bildschirm projizieren. Insbesondere von der gegenüberliegenden Seite des Bildschirms kann ein Betrachter das Bild betrachten. Dabei erzeugt jeder der Projektoren ein Teil-Bild, das in einer der Kacheln (Bildschirmbereiche) dargestellt wird. Die gesamte Anordnung wird so betrieben, dass z.B. ein einheitliches, sich über alle Kacheln erstreckendes Gesamt-Bild erzeugt wird. Es sind jedoch auch andere Betriebsweisen möglich, bei denen z.B. mehrere Bilder, etwa einander überlappende Bilder, auf dem Bildschirm dargestellt werden.

Insbesondere bei Bildern, die sich über mehr als eine Kachel erstrecken, stellt es eine Herausforderung an das System und die Konstrukteure dar, die Übergänge zwischen den Kacheln für den Betrachter nicht erkennbar zu machen. Obwohl die einzelnen Teile des Gesamt-Bildes durch die verschiedenen Kacheln erzeugt werden, soll der Betrachter dies nicht sehen können. Bei digitalen Projektoren, d.h. bei Projektoren, die Teil-Bilder aufgelöst in sehr kleine Bildpunkte oder Bildbereiche (z.B. Pixel) erzeugen, kann ein Betrachter bereits Brüche oder Verzerrungen in dem dargestellten Gesamt-Bild erkennen, wenn an den Übergängen der Kacheln eine lokale Verschiebung um einen Bruchteil des Soll-Pixelabstandes stattgefunden haben. Anders ausgedrückt: Die einzelnen Teil-Bilder der Kacheln müssen so genau relativ zueinander positioniert sein, dass auch an den Kachelübergängen die Pixelabstände genau richtig eingestellt sind.

Ein weiteres Problem stellen Farbunterschiede und/oder Helligkeitsunterschiede in den Darstellungen der verschiedenen Teil-Bilder dar. Auch wenn innerhalb der einzelnen Teil-Bilder für den Betrachter wahrnehmbare Farb- und/oder Helligkeitsunterschiede auftreten, werden die einzelnen Kacheln bemerkt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bildschirm-Anordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die zu einer Darstellung von Gesamt-Bildern auf dem Bildschirm beiträgt, bei der Kachelübergänge vom Betrachter nicht wahrgenommen werden können. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Verfahren zur Umsetzung von projiziertem Licht in ein gekacheltes Gesamt-Bild anzugeben.

Es wird eine Bildschirm-Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die Folgendes aufweist: einen transparenten Bildschirmträger, der sich quer zu einer Strahlungsrichtung des von den Projektoren projizierten Lichts erstreckt. Ferner weist die Bildschirm-Anordnung eine Bildschirmschicht auf, die sich in der Strahlungsrichtung hinter dem Bildschirmträger entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers erstreckt und die ausgestaltet ist, das von den Projektoren projizierte und auf der Bildschirmschicht auftreffende Licht zu streuen. Eine Abstützeinrichtung zum Abstützen des Bildschirmträgers ist in der Strahlungsrichtung vor dem Bildschirmträger in zumindest einem Grenzbereich zweier oder mehrerer Kacheln mit dem Bildschirmträger verbunden und/oder in mechanischem Kontakt mit dem Bildschirmträger.

Insbesondere ist die Bildschirmschicht deutlich dünner (z.B. mindestens um einen Faktor 10) als der Bildschirmträger.

Zum Sichtbarmachen von Licht auf einer Bildschirm-Anordnung wird außerdem folgendes Verfahren vorgeschlagen: Insbesondere bei einer zuvor beschriebenen Bildschirm-Anordnung wird das Licht durch einen transparenten Bildschirmträger, der sich quer zu einer Strahlungsrichtung des von den Projektoren projizierten Lichts erstreckt, hindurch projiziert wird, und wird das Licht durch Streuung in einer Bildschirmschicht, die sich in der Strahlungsrichtung hinter dem Bildschirmträger entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers erstreckt, sichtbar gemacht.

Unter einer Bildschirmschicht wird insbesondere auch eine mehrlagige Schicht verstanden. Auch muss die Bildschirmschicht nicht zwangsläufig eine durchgehende Lage aus einem Material aufweisen. Vielmehr kann die Bildschirmschicht prinzipiell in beliebiger Weise zusammengesetzt und/oder konstruiert sein.

Die Kacheln, in denen die Teilbilder sichtbar gemacht werden, können jegliche Form haben. Vorzugsweise weisen die Kacheln geradlinige Kanten zwischen jeweils zwei benachbarten Kacheln auf. Die Kacheln – und damit die Teilbilder – können jedoch auch einander überlappen. In diesem Fall verläuft der Überlappungsbereich vorzugsweise geradlinig in dem Grenzbereich der beiden benachbarten Kacheln. Entsprechend dem Verlauf der Kanten und/oder der Überlappungsbereiche können Knoten entstehen, an denen Kanten und/oder Überlappungsbereiche aufeinander treffen. Beim Aufeinandertreffen von mehreren Überlappungsbereichen entstehen Mehrfach-Überlappungsbereiche. Um ein homogenes Gesamtbild auf dem Bildschirm zu erzeugen, sind in dem Fall von Überlappungen besondere Maßnahmen zu ergreifen, damit das Bild in den Überlappungsbereichen nicht heller ist oder eine andere Farbwirkung als in anderen Bereichen hat (so genanntes weiches Blending). Vorzugsweise haben alle Kacheln die gleiche Größe und/oder die gleiche Form. Zweckmäßig sind rechteckige Kacheln gleicher Größe und Form.

Insbesondere ist bei einer Gesamt-Anordnung jeder der Kacheln zumindest ein Projektor zugeordnet, der Licht ausschließlich für das in der zugeordneten Kachel darzustellende Teilbild projiziert. Es ist jedoch auch denkbar, dass derselbe Projektor Teilbilder von mehreren Kacheln erzeugt. In diesem Fall weist der Projektor zum Beispiel mehrere Objektive auf, die jeweils Licht für ausschließlich eines der Teilbilder projizieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines Gesamt-Systems zur gekachelten Darstellung von Bildern ist die erfindungsgemäße Bildschirm-Anordnung mit mehr als einem Projektor pro Kachel kombiniert. Dabei sind die insbesondere zwei Projektoren pro Kachel derart ausgestaltet, dass sie ein für einen Betrachter als dreidimensionales Bild wahrnehmbares Bild erzeugen können. Hierbei kommt es besonders auf die Präzision bei der Einstellung der Relativpositionen der einzelnen Teil-Bilder in den Kacheln an. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Bildschirm-Anordnung ist gewährleistet, dass der Bildschirm sich nach der Justierung nicht verändert. Insbesondere ist der Bildschirmträger durch die Abstützung steif, obwohl er verhältnismäßig dünn ausgestaltet sein kann und somit leicht und kostengünstig ist.

Die Kacheleinteilung ist für einen Betrachter, der ein auf dem Bildschirm dargestelltes Bild betrachtet, vorzugsweise nicht erkennbar. An der gegenüberliegenden Seite des Bildschirms, von der das Licht projiziert wird, ist jedoch zumindest teilweise eine Kacheleinteilung erkennbar. Wenn mit sogenanntem hartem Blending gearbeitet wird, ist in der Regel für jede der Kacheln eine das projizierte Licht der Kachel in einer Umfangsrichtung geschlossen umlaufende Blende vorgesehen. Die Position der Blende und die Richtungen des projizierten Lichts der Kachel sind aufeinander abgestimmt.

Unabhängig von der Art des Blendings ist jedoch von der Projektionsseite eine Einteilung erkennbar, da die Abstützeinrichtung an zumindest einer Stelle des Bildschirmträgers mit diesem verbunden oder in Kontakt ist. Diese zumindest eine Stelle liegt im Bereich einer Kachelgrenze. Es ist prinzipiell denkbar, dass die Abstützeinrichtung lichtdurchlässig ist und dass daher mit weichem Blending gearbeitet werden kann. In letzterem Fall könnte die Abstützeinrichtung an beliebigen Stellen mit dem Bildschirmträger verbunden sein.

Jedoch wird bevorzugt, zumindest an der zumindest einen Abstützstelle mit hartem Blending zu arbeiten. Die Abstützeinrichtung kann dabei Teil der Blende der jeweiligen angrenzenden Kacheln sein. Bevorzugtermaßen wird das für das harte Blending erforderliche Ausblenden bzw. Abschirmen von projiziertem Licht jedoch vollständig durch eine zusätzliche Blende bewirkt, deren Position relativ zu dem Bildschirmträger justierbar ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten: die Abstützeinrichtung kann so auf der Projektionsseite des Bildschirmträgers angeordnet sein, dass sie im Grenzbereich zwischen zumindest zwei Kacheln liegt, und das zur Darstellung der verschiedenen Teilbilder in den angrenzenden Kacheln projizierte Licht kann in dem Grenzbereich aus verschiedenen Richtungen einfallen, die dem Ort der zugehörigen Projektoren entsprechen. Da auf Grund des Bildschirmträgers zwischen der Abstützeinrichtung und der Bildschirmschicht, in der das Licht gestreut wird, ein Abstand besteht, können die Richtungen und die Raumpositionen des projizierten Lichts sowie die Position der Blende so aufeinander abgestimmt sein, dass die Ränder der verschiedenen Lichtbündel genau bei Erreichen der Bildschirmschicht aufeinander treffen (bzw. z. B. noch einen Abstand voneinander haben, der gleich dem sonstigen Abstand zwischen zwei Pixeln des darzustellenden Bildes ist).

Vorzugsweise stützt die Abstützeinrichtung den Bildschirmträger an einer Vielzahl von Stellen ab. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, diejenigen Stellen, an denen die Abstützeinrichtung mit dem Bildschirmträger verbunden ist und/oder in denen sie mit dem Bildschirmträger in Kontakt ist, gleichmäßig über die Oberfläche des Bildschirmträgers zu verteilen. Dabei können die Verbindungsstellen bzw. Kontaktstellen (im Vergleich zu der Größe der Bildschirm-Gesamtfläche) punktartig sein und/oder sich beispielsweise linienförmig in den Grenzbereichen der Kacheln erstrecken. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Abstützeinrichtung eine Mehrzahl von Ständern auf, über die sich die Abstützeinrichtung an geeigneten Flächen und/oder an Körpern und/oder Gegenständen in der Umgebung der Anordnung abstützt, z. B. am Boden. Mit den Ständern verbunden sind Einrichtungen zur Kraftübertragung von dem Ständer auf jeweils ein Endteil der Abstützeinrichtung, das an der Oberfläche des Bildschirmträgers anliegt. Bei einer Ausführungsform, die positionierbare Endteile aufweist, kann durch eine Einstellung der Position der Endteile die von den Endteilen auf den Bildschirmträger einwirkende Kraft eingestellt werden.

Unter einem transparenten Bildschirmträger wird eine Einrichtung verstanden, die das von den Projektoren projizierte Licht im Wesentlichen ohne Streuung passieren lässt. Der Bildschirmträger trägt zumindest sein eigenes Gewicht und optional auch zumindest einen Teil des Gewichts der Bildschirmschicht. Außerdem stabilisiert der Bildschirmträger vorzugsweise die Form und Position der Bildschirmschicht. Durch seine Anordnung zwischen den Projektoren und der Bildschirmschicht kann er die Bildschirmschicht zumindest gegen störende Einflüsse der Projektoren (z. B. Wärmestrahlung und Luftströmung) abschirmen.

Vorzugsweise ist der Bildschirmträger scheibenförmig ausgestaltet. In diesem Fall erstreckt sich die Scheibe quer zu der Strahlungsrichtung des projizierten Lichts oder des zu projizierenden Lichts. Insbesondere ist der Bildschirmträger aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt, z. B. aus Polymethylmethacrylat (PMMA). Geeignete Werte für die Dicke der Scheibe liegen im Bereich von 5 bis 15 mm, insbesondere 8 bis 12 mm. Eine Dicke von mehr als 8 mm bei dem Material PMMA erlaubt selbst bei einer Scheibenbreite und Scheibenlänge von jeweils mehr als 2 m, den Bildschirmträger durch Krafteinwirkung über die Abstützeinrichtung wirksam mechanisch vorzuspannen.

Der Bildschirmträger kann sich durchgehend über zumindest einen Bereich erstrecken, der so groß ist wie eine für einen Betrachter sichtbare Bildfläche des sichtbar zu machenden Bildes. Es entstehen somit keine sichtbaren Kanten oder Übergänge durch den Bildschirmträger.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Bildschirmträgers liegt seine in der Strahlungsrichtung rückwärtige Oberfläche im Wesentlichen in einer Ebene. Dabei kann eine leichte Krümmung der rückwärtigen Oberfläche vorhanden sein, die auf eine mechanische Vorspannung durch Krafteinwirkung der Abstützeinrichtung auf den Bildschirmträger zurückzuführen ist. Im Ergebnis ist somit ein ebenes Bild erzeugbar. Für andere Anwendungen kann jedoch auch eine gekrümmte Oberfläche wünschenswert sein.

Die Bildschirmschicht ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass die auf sie auftreffende projizierte Strahlung etwa gleichmäßig verteilt in einen vorgegebenen Raumwinkelbereich gestreut wird. Falls sich (wie bevorzugt) die gesamte Bildschirmschicht im wesentlichen in einer Ebene erstreckt, entspricht der vorgegebene Raumwinkelbereich vorzugsweise dem Halbraum (oder einem wesentlichen Teil davon), aus dem ein Betrachter ein auf dem Bildschirm dargestelltes Bild betrachten kann. Die Dicke der Bildschirmschicht liegt insbesondere im Bereich von 0,2 bis 0,4 mm, vorzugsweise 0,25 bis 0,35 mm. Bei einer konkreten Ausführungsform der Bildschirm-Anordnung wird die Bildschirmschicht durch eine Folie gebildet. Beispielsweise besteht die Folie aus PVC (Polyvinylchlorid) und kann beschichtet oder unbeschichtet sein. Ein Beispiel für eine geeignete Folie ist die von Gerriets GmbH, Im Kirchenhürstle 5-7, D-79224 Umkirch, Deutschland unter der Nummer 1432 vertriebene Projektionsfolie OPERA^®, hellblau, für Auf- und Rückprojektion.

Bevorzugtermaßen ist bzw. wird der Bildschirmträger durch Krafteinwirkung von der Abstützeinrichtung auf den Bildschirmträger mechanisch vorgespannt. Hierdurch wird der Bildschirmträger und damit die Bildschirmschicht wirksam stabilisiert und unempfindlich gegen vorübergehend auf den Bildschirmträger einwirkende Kräfte (z. B. Erschütterungen des Bodens, Luftdruckschwankungen und/oder Bewegungen der Luft). Auch ist die Empfindlichkeit gegen thermisch bedingte Veränderungen der Lage und/oder Position von Teilen der Anordnung herabgesetzt. Beispielsweise wird während des Projektionsbetriebes ein Teil des projizierten Lichts in dem Bildschirmträger, in der Bildschirmschicht und in etwaig vorhandenen weiteren Teilen absorbiert und in Wärme umgewandelt.

Insbesondere kann die Bildschirmschicht entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers gespannt sein, beispielsweise unter Verwendung von zumindest einem elastischen Element. Durch Zugspannung in zwei zueinander senkrechten Richtungen, wobei beide Richtungen entlang der Oberflächen des Bildschirmträgers verlaufen, wird die Bildschirmschicht gegen äußere Einflüsse wie Krafteinwirkung und Wärme stabilisiert. Vorzugsweise ist ein außen, am äußeren Rand der Bildschirmschicht umlaufender Rahmen vorgesehen und ist an allen Außenrändern oder an wenigstens einem von jeweils zwei einander gegenüberliegenden Außenrändern des Bildschirmträgers jeweils zumindest ein elastisches Element vorgesehen, um die Zugspannung zu bewirken.

Bevorzugt wird, dass die Bildschirmschicht an keiner Stelle, die zur Erzeugung eines Bildes aus dem projizierten Lichts dient, mit dem Bildschirmträger verbunden ist. Insbesondere wird ein Verkleben der Bildschirmschicht an allen derartigen Stellen mit dem Bildschirmträger vermieden, da durch den Klebstoff Licht gebrochen und/oder gestreut werden kann. Auch können sich die Materialien der Bildschirmschicht und des Bildschirmträgers dann unter Umständen nicht mehr ungehindert auf Grund von Wärmeeinwirkung ausdehnen, wodurch es zu einer Verkrümmung kommen kann.

Bei einer Ausführungsform liegt die Bildschirmschicht vollflächig an einer Oberfläche des Bildschirmträgers an. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform jedoch erstreckt sich (insbesondere vollflächig in dem für Bilddarstellung zur Verfügung stehenden Bereich) eine Luftschicht zwischen einer Oberfläche des Bildschirmträgers und der Bildschirmschicht. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist die Bildschirm-Anordnung eine Unterdruck-Einrichtung auf, die ausgestaltet ist, zwischen der Oberfläche des Bildschirmträgers und der Bildschirmschicht einen Unterdruck zu erzeugen. Hierdurch wird die Bildschirmschicht in Richtung der Oberfläche gezogen und damit vorgespannt und stabilisiert. Auf Grund der Luftschicht ist sie jedoch von dem Bildschirmträger abgekoppelt, sodass der thermische Widerstand zwischen dem Bildschirmträger und der Bildschirmschicht groß ist. Weiterhin werden Erschütterungen des Bildschirmträgers nicht auf die Bildschirmschicht übertragen.

Um ein hartes Blending zu ermöglichen ist eine Ausführungsform der Bildschirm-Anordnung mit einer Blendeneinrichtung ausgestattet. Die Blendeneinrichtung ist ausgestaltet, durch Abschirmen von in Richtung von verschiedenen der Kacheln projiziertem Licht eine Überlappung des projizierten Lichts in der Bildschirmschicht zu verhindern. Hierzu weist die Blendeneinrichtung eine erste Blende auf, die ausgestaltet ist, das Licht entlang einem ersten Grenzbereich zwischen einer ersten und einer zweiten der Kacheln abzuschirmen. Weiterhin weist die Blendeneinrichtung eine zweite Blende auf, die ausgestaltet ist, das Licht entlang einem ersten Grenzbereich zwischen der ersten und einer dritten der Kacheln abzuschirmen. Der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich erstrecken sich quer zueinander. Die erste Blende und die zweite Blende enden in unterschiedlichem Abstand zu dem Bildschirmträger. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass quer zueinander verlaufende erste und zweite Blenden einander überlappende abgeschirmte Bereiche erzeugen können und dass dadurch die Justierung an den nicht gemeinsamen Grenzen benachbarter Kacheln erleichtert ist. Die erste und/oder die zweite Blende ist vorzugsweise sowohl in einer quer zur Bildschirmebene verlaufenden ersten Richtung (d. h. in Richtung des Bildschirmträgers) justierbar als auch in einer zweiten Richtung etwa parallel zu einer Oberfläche des Bildschirmträgers, wobei die zweite Richtung quer zu einer dritten Richtung (Längsrichtung) verläuft, in die sich die vorzugsweise langgestreckte Blende erstreckt. Vorzugsweise sind die ersten und/oder die zweiten Blenden für verschiedene Kacheln und/oder für verschiedene Kachelgrenzen individuell justierbar.

Die Blendeneinrichtung gemäß dieser Beschreibung kann auch in Kombination mit anderen Bildschirm-Anordnungen verwendet werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Im Einzelnen zeigen:
1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Systems zur Darstellung eines Gesamt-Bildes mit einer Vielzahl von Projektoren;
2 eine Detaildarstellung an einem Außenrand der in 1 dargestellten Anordnung;
3 ein System von Blenden zur Vermeidung von Überlappungen des von verschiedenen Projektoren projizierten Lichts;
4 eine Detaildarstellung einer Abstützeinrichtung;
5 einen Ständer und eine hinsichtlich ihrer Position justierbare Blende;
6 einen Kreuzungsbereich, an dem sich in unterschiedliche Richtungen verlaufende Blenden kreuzen;
7 eine Anordnung, bei der entlang der Ausbreitungsrichtung des projizierten Lichts Materialbahnen angeordnet sind, um einen Licht-Übertritt zwischen dem Kacheln zu verhindern.
Der in 1 gezeigte Querschnitt durch eine Bildschirm-Anordnung 1 verläuft beispielsweise in vertikaler und horizontaler Richtung eines Systems zur Darstellung von Computer-generierten Bildern. Ein erstes Paar von Projektoren A1, B1 projiziert Licht für eine dreidimensionale Darstellung eines ersten Teilbildes in einer ersten Kachel des Systems (oben in 1). Ein zweites Paar von Projektoren A2, B2 projiziert Licht für eine dreidimensionale Darstellung eines zweiten Teilbildes in einer zweiten Kachel des Systems (unten in 1). Dargestellt sind jeweils von den Projektoren A1, B1 bzw. A2, B2 ausgehende Lichtkegel, deren Licht sich in 1 von links nach rechts ausbreitet.
Im rechten Figurenteil befindet sich ein scheibenförmiger transparenter Bildschirmträger 3, der sich in dem Beispiel in vertikaler Richtung (d. h. von oben nach unten in der 1) und in horizontaler Richtung (d. h. senkrecht zur Bildebene von 1) erstreckt. In der Strahlungsrichtung des sich ausbreitenden Lichts hinter dem Bildschirmträger 3 angeordnet ist eine Bildschirmschicht 7, die im Beispiel eine PVC-Folie mit einer Dicke von 0,3 mm ist. Zwischen der Bildschirmschicht 7 und dem Bildschirmträger 3 befindet sich eine durchgehende Luftschicht 5, die in dem zur Darstellung von Bildern auf der Bildschirmschicht 7 geeigneten Bereich nicht unterbrochen ist. Die Luftschicht 5 wird auch nicht in dem Bereich von Kachelgrenzen unterbrochen bzw. in den Bereichen von Kachelrändern, die zwischen zwei oder mehreren Kacheln verlaufen. In solchen Bereichen befinden sich Blenden. Stellvertretend hierfür ist in 1 eine erste Blende 9 dargestellt, die im Bereich einer Grenze zwischen der oberen und der unteren dargestellten Kachel angeordnet ist. Die erste Blende 9 hat in dem dargestellten Querschnitt ein Y-förmiges Profil, wobei sich der eine, lange Schenkel des Y in horizontaler Richtung erstreckt und wobei sich die beiden kurzen Schenkel des Y ausgehend von dem langen Schenkel schräg nach oben und schräg nach unten spreizen. Somit weist die erste Blende 9 zwei Kanten auf, die in gleichem Abstand vor dem Bildschirmträger 3 enden. Senkrecht zur Bildschirmebene erstreckt sich die erste Blende 9 bei etwa konstantem Querschnittsprofil über die gesamte gemeinsame Grenze der beiden Kacheln. Dabei kann die erste Blende 9 jedoch – wie noch anhand von 6 näher beschrieben wird – an ihren Enden teilweise ausgeschnitten bzw. ausgespart sein, um einer quer zur ihrer Längserstreckung verlaufenden zweiten Blende Platz zu machen.
Das Y-förmige Profil ist derart ausgestaltet, dass der lange Schenkel sämtliche Lichtstrahlung abschirmt, die ausgehend von einem Projektor einer benachbarten Kachel in Strahlungsrichtung vor der ersten Blende 9 vorbeitreten könnte. Da die beiden Projektoren derselben Kachel in dem dargestellten Beispiel übereinander angeordnet sind, ist ein besonders lang ausgestalteter langer Schenkel vorteilhaft. Dagegen muss eine in der vertikalen Richtung verlaufende Blende nicht so lang ausgestaltet sein, da die Lichtkegel der Projektoren allenfalls geringe Breitenunterschiede und Richtungsunterschiede in horizontaler Richtung haben. Das Y-förmige Profil hat auch den Vorteil, dass es u. U. von dem langen Schenkel reflektiertes Licht wieder in Richtung der Projektoren zurück reflektiert.
Durch die Enden der kurzen Schenkel des Y werden die Lichtkegel der beiden Projektorpaare A1, B1 bzw. A2, B2 außen abgeschnitten. Die in Abstand zu dem Bildschirmträger 3 angeordneten Enden sind durch die Bezugszeichen P1 (erste Kachel) bzw. P2 (zweite Kachel) bezeichnet. Ausgehend von den Enden P1, P2 erstrecken sich die Ränder der Lichtkegel in verschiedenen Richtungen. Dadurch entstehen zwei Grenzen zwischen der oberen und der unteren Kachel (allgemeiner formuliert: zwischen den aneinander angrenzenden Kacheln). An den Grenzen stoßen jeweils die Teil-Bilder der Projektoren A1, A2 und B1, B2 aneinander an. Die Abstände der Projektoren sowie die Form und die Position der ersten Blende 9 sind so aufeinander abgestimmt, dass sowohl die Teilbilder der Projektoren A als auch die Teilbilder der Projektoren B derart aneinander angrenzen, dass ein Übergang zwischen den Teilbildern von einem Betrachter nicht wahrgenommen werden kann. Beispielsweise sind die Abstände der Projektoren einer Kachel justierbar und für alle Kacheln konstant. Weiterhin spreizen sich die Enden P1, P2 der ersten Blende 9 symmetrisch zur Horizontalen und sind die kurzen Schenkel des Y gleich lang. Dies gilt entsprechend für weitere Projektoren des Gesamt-Systems.
In 2 ist der obere Rand der in 1 dargestellten Kombination aus Bildschirmträger 3 und Bildschirmschicht 7 vergrößert dargestellt. Andere Ränder, z. B. die seitlichen Ränder und/oder der unteren Rand der Kombination können entsprechend ausgestaltet sein. 2 zeigt wiederum auf der linken Seite den Raum, aus dem das von den Projektoren projizierte Licht auf die Kombination einfällt. Durch einen einzelnen Lichtstrahl ist angedeutet, dass das Licht zunächst nahezu vollständig und ohne Streuung durch den Bildschirmträger 3 hindurch tritt. Nachdem der Lichtstrahl auch die Luftschicht 5 zwischen dem Bildschirmträger 3 und der Bildschirmschicht 7 passiert hat, wird er in der Bildschirmschicht 7 gestreut.
Wie schematisch in 2 dargestellt ist, wird die Bildschirmschicht 7 durch ein elastisches Element 13 in vertikaler Richtung gespannt. Eine Dichtung 15 dichtet die in Strahlungsrichtung des Lichts vorne liegende Seite (im Folgenden: Vorderseite) an der Oberfläche der Bildschirmschicht 7 gegen einen Luftdurchtritt ab. Die Dichtung 15 ist luftdicht mit einem Rahmen 17 verbunden, sodass an einer Außenseite des Rahmens keine Luft aus der Luftschicht 5 austreten kann. An einer dem Bildschirmträger 3 zugewandten Innenseite des Rahmens 17 befindet sich ein Luftspalt 18, durch den Luft von der Luftschicht 5 in einen vorderseitigen Raum hindurchtreten kann, der aus Sicht des Bildschirmträgers 3 näher an den Projektoren liegt. Der mögliche Luftstrom ist durch Pfeile angedeutet. Dieser vorderseitige Raum an der Vorderseite des Bildschirmträgers 3 ist beispielsweise vollständig gegen den Raum auf der Rückseite der Bildschirmschicht 7 und gegen den Raum an der Außenseite des Rahmens 17 abgedichtet. Unter Verwendung einer Einrichtung, die in dem vorderseitigen Raum einen Luft-Unterdruck erzeugt, kann auch in der Luftschicht 5 ein Unterdruck gegenüber der Rückseite der Bildschirmschicht 7 erzeugt werden. Abhängig von etwaigen Lecks im Bereich der Bildschirmschicht 7 und abhängig von der Luftdurchlässigkeit der Bildschirmschicht 7 kann einen ständiger Luftstrom durch den Luftspalt 18 stattfinden. Alternativ reicht es aus, den Unterdruck zu Anfang des Projektionsbetriebes zu erzeugen. Vorzugsweise sind Luftspalte wie der Luftspalt 18 an verschiedenen Stellen am Außenumfang des Bildschirmträgers 3 vorgesehen. Insbesondere sind die Luftspalte etwa gleichmäßig über den Außenumfang verteilt um störende Luftströmungen in der Luftschicht 5 zu vermeiden. Auch kann ein im Wesentlichen durchgehender Luftspalt den Bildschirmträger 3 umlaufen, wobei der Luftspalt nur durch Befestigungen und/oder Stützen des Bildschirmträgers 3 unterbrochen wird.
Das in 3 dargestellte Blendensystem weist eine Vielzahl von in horizontaler Richtung verlaufenden ersten Blenden 9a, 9b, 9c auf, die wie die anhand von 1 beschriebene Blende 9 ausgestaltet sein können. Weiterhin weist das Blendensystem eine Vielzahl von in vertikaler Richtung verlaufenden zweiten Blenden 11a, 11b, 11c auf. Vorzugsweise haben die ersten Blenden 9 und die zweiten Blenden 11 schwarze (insbesondere mattschwarze) Oberflächen. Die ersten Blenden 9 und die zweiten Blenden 11 verlaufen jeweils parallel zueinander und weisen jeweils einen (vorzugsweise konstanten) Abstand zueinander auf. 3 zeigt das Blendensystem von der Vorderseite. Es ist erkennbar, dass die zweiten Blenden 11 vor den ersten Blenden 9 verlaufen. Dies ist ebenfalls aus 6 erkennbar, die einen Querschnitt durch das System an einem Kreuzungspunkt zwischen einer zweiten Blende 11 und zwei etwa entlang derselben Geraden ausgerichteten ersten Blenden 9a, 9b zeigt. Die Bildebene von 6 verläuft in dem Beispiel in horizontaler Richtung und zeigt im unteren Figurenteil die Vorderseite. Erkennbar ist auch die rechteckige Aussparung an den Enden der ersten Blenden 9a, 9b, sodass ein Raum für die kreuzende zweite Blende 11 gebildet ist. Das Blendensystem ist insbesondere Teil der in 1 dargestellten Anordnung.
4 zeigt eine Abstützeinrichtung mit einem Ständer 19, der sich in dem Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung von unten (unterer Figurenteil) nach oben (oberer Figurenteil) erstreckt. Der Ständer 19 ist fest mit einem Boden verbunden. Fest mit dem Ständer 19 verbunden ist eine Halterung 25. Eine langgestreckte Einrichtung 21 zur Kraftübertragung von dem Ständer 19 auf dem Bildschirmträger 3 ist mit der Halterung 25 verbunden. Die Längsachse der Einrichtung 21 ist etwa in Richtung einer Oberflächennormalen des Bildschirmträgers 3 ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Einrichtung 21, wie nicht näher dargestellt ist, in ihrer Länge und/oder in ihrer Position in Richtung des Bildschirmträgers 3 vestellbar, sodass die auf den Bildschirmträger 3 übertragene Kraft einstellbar ist. An dem dem Bildschirmträger zugewandten Ende der Einrichtung 21 geht diese in ein Endteil 23 über, das in Kontakt mit der vorderseitigen Oberfläche des Bildschirmträgers 3 ist. Das Endteil 23 erstreckt sich linienartig in vertikaler Richtung und befindet sich in dem durch die zweite Blende 11 abgeschirmten Bereich an der Vorderseite des Bildschirmträgers 3. Die zweite Blende 11 weist eine Bohrung 24 oder eine Ausnehmung auf, durch die sich die langgestreckte Einrichtung 21 hindurch erstreckt. Die Bohrung 24 oder die Ausnehmung ist so bemessen und auf die Projektoren abgestimmt, dass kein Licht durch die Bohrung 24 oder die Ausnehmung hindurchtreten und auf die Bildschirmschicht 7 treffen kann. Wie aus 4 erkennbar ist, kann der Abstand der zweiten Blende 11 von dem Bildschirmträger 3 und damit von der Bildschirmschicht 7 eingestellt werden. Hierzu weist die Anordnung eine Positioniereinrichtung 27 auf. Beispielsweise ist die Länge der Positioniereinrichtung 27 einstellbar, wie durch einen Doppelpfeil dargestellt ist. Weiterhin weist die Anordnung eine Einrichtung zur Einstellung der Position der zweiten Blende 11 in seitlicher Richtung (senkrecht zur Bildebene von 4) auf. Im Beispiel ist dies die horizontale Richtung.
In 5 ist eine Anordnung zur Einstellung der Position der ersten Blende 9 dargestellt. Die Anordnung weist eine mit der ersten Blende 9 verbundene Befestigung 29 auf, die wiederum mit einer ersten Positioniereinrichtung 31 verbunden ist. Diese Positioniereinrichtung ist ausgestaltet, den Abstand zwischen dem in 5 dargestellten Ständer 19 und dem nicht in 5 dargestellten Bildschirmträger 3 einzustellen. Mittels einer zweiten Positioniereinrichtung 33, die auf einer Seite mit der ersten Positioniereinrichtung 31 verbunden ist und auf einer zweiten Seite über eine Befestigung 35 mit dem Ständer 19 verbunden ist, kann die vertikale Position der ersten Blende 9 eingestellt werden. Alle ersten Blenden 9 des Blendensystems weisen vorzugsweise zwei dieser Anordnungen auf, die etwa an den entgegengesetzten Enden der ersten Blende 9 angeordnet sind.
Um zu verhindern, dass von den Projektoren abgestrahltes Licht in die benachbarter Kachel gelangt, können entlang der Ausbreitungsrichtung des abgestrahlten Lichts (insbesondere parallel zu einer Mittelachse der von den Projektoren abgestrahlten Lichtbündel) Bahnen eines Materials angeordnet sein. Bevorzugt wird für die Materialbahnen ein schwarzer Stoff (z. B. ein Gewebe und/oder ein Vlies) mit insbesondere aufgerauter Oberfläche verwendet, z. B. ein Molton-Stoff.
7 zeigt ein Beispiel einer entsprechenden Anordnung von oben, die insbesondere die in 1 dargestellte Anordnung ist. Es sind die oberen Projektoren A1, A3 von zwei nebeneinander angeordneten Kacheln erkennbar. Die Materialbahnen sind mit den Bezugszeichen 41a, 41b, 41c bezeichnet.
Obwohl in der Anordnung gemäß 7 wiederum die zweiten Blenden 11a, 11b, 11c, der Bildschirmträger 3 und die Bildschirmschicht 7 dargestellt sind, können derartige Materialbahnen für beliebige gekachelte Bildsysteme verwendet werden.
Vorzugsweise erstrecken sich die Materialbahnen in einer parallel zu dem Bildschirm verlaufenden Richtung (hier: der vertikalen Richtung) über die gesamte Länge (hier: Höhe) des gekachelten Bildsystems. Sie sind beispielsweise (wie z. B. Vorhänge) aufgehängt, sodass sie leicht zur Seite (d. h. in Richtung auf den Bildschirm und/oder von diesem weg) bewegt werden können. Die einzelnen Materialbahnen können (ebenfalls wie Vorhänge) einteilig oder mehrteilig sein.
Bei einer besonders bevorzugte Ausführungsform sind außerdem weitere, zweite Materialbahnen vorgesehen, die sich in einer Richtung quer zu den ersten Materialbahnen erstrecken, um einen Lichtübertritt zwischen den Kacheln in einer anderen Richtung zu verhindern. Im Ergebnis kann so beispielsweise bei einer im Querschnitt rechteckigen Kachel durch insgesamt vier Materialbahnen (zwei ersten Materialbahnen und zwei zweiten Materialbahnen), die die Kachel an den Kanten des der rechteckigen Querschnittsfläche abschirmen, gegen Lichtübertritt geschützt werden bzw. andere Kacheln gegen Lichteintritt schützen.
In dem Beispiel von 7 würden sich diese zweiten Materialbahnen in horizontaler Richtung auf den Bildschirm zu bzw. von diesem weg erstrecken, vorzugsweise über die gesamte Breite der jeweiligen Kachel. Als Beispiel ist in der oberen in 7 dargestellten Kachel eine Materialbahn 43 gezeigt, die an gegenüberliegenden Enden der Materialbahn 43 an jeweils einem steifen, langgestreckten Gegenstand 45a, 45b befestigt ist, wobei sich deren Längsachsen quer zur Längsachse der Materialbahn 43 erstrecken.
Bei den langgestreckten Gegenständen handelt es sich z. B. um Stangen oder Rohre. Die langgestreckten Gegenstände können beispielsweise eingehängt werden, sodass die Materialbahnen gespannt ist.

Claims

Bildschirm-Anordnung, insbesondere zur Darstellung von grafischen Daten eines Computers oder eines Computer-Systems, wobei die Anordnung ausgestaltet ist, Licht als Bild sichtbar zu machen, das von einer Mehrzahl von Projektoren (A, B) projiziert wird, wobei die Anordnung in eine der Mehrzahl der Projektoren (A, B) entsprechende Anzahl von Bildschirmbereichen (Kacheln) eingeteilt ist oder einteilbar ist, wobei die Kacheln nebeneinander angeordnet sind, um in jeder der Kacheln Licht von einem der Projektoren (A, B) als Teilbild sichtbar zu machen, und wobei die Anordnung aufweist: – einen transparenten Bildschirmträger (3), der sich quer zu einer Strahlungsrichtung des von den Projektoren (A, B) projizierten Lichts erstreckt, – eine Bildschirmschicht (7), die sich in der Strahlungsrichtung hinter dem Bildschirmträger (3) entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers (3) erstreckt und die ausgestaltet ist, das von den Projektoren (A, B) projizierte und auf der Bildschirmschicht (7) auftreffende Licht zu streuen, und – eine Abstützeinrichtung (19, 21, 23, 25) zum Abstützen des Bildschirmträgers (3), die in der Strahlungsrichtung vor dem Bildschirmträger (3) in zumindest einem Grenzbereich zweier oder mehrerer Kacheln mit dem Bildschirmträger (3) verbunden ist und/oder in mechanischem Kontakt mit dem Bildschirmträger (3) ist.
Bildschirm-Anordnung nach Anspruch 1, wobei der Bildschirmträger (3) scheibenförmig ausgestaltet ist.
Bildschirm-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildschirmträger (3) sich durchgehend über zumindest einen Bereich erstreckt, der so groß ist wie eine für einen Betrachter sichtbare Bildfläche des sichtbar zu machenden Bildes.
Bildschirm-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die in der Strahlungsrichtung rückwärtige Oberfläche des Bildschirmträgers (3) im Wesentlichen in einer Ebene liegt.
Bildschirm-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Bildschirmträger (3) durch Krafteinwirkung von der Abstützeinrichtung (19, 21, 23, 25) auf den Bildschirmträger (3) mechanisch vorgespannt ist.
Bildschirm-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildschirmschicht (7) entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers (3) gespannt ist.
Bildschirm-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bildschirmschicht (7) vollflächig an einer Oberfläche des Bildschirmträgers (3) anliegt.
Bildschirm-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Luftschicht sich zwischen einer Oberfläche des Bildschirmträgers (3) und der Bildschirmschicht (7) erstreckt.
Bildschirm-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Unterdruck-Einrichtung, die ausgestaltet ist, zwischen der Oberfläche des Bildschirmträgers (3) und der Bildschirmschicht (7) einen Unterdruck zu erzeugen.
Bildschirm-Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Blendeneinrichtung, die ausgestaltet ist, durch Abschirmen von in Richtung von verschiedenen der Kacheln projiziertem Licht eine Überlappung des projizierten Lichts in der Bildschirmschicht (7) zu verhindern, wobei die Blendeneinrichtung eine erste Blende (9) aufweist, die ausgestaltet ist, das Licht entlang einem ersten Grenzbereich zwischen einer ersten und einer zweiten der Kacheln abzuschirmen, wobei die Blendeneinrichtung eine zweite Blende (11) aufweist, die ausgestaltet ist, das Licht entlang einem ersten Grenzbereich zwischen der ersten und einer dritten der Kacheln abzuschirmen, wobei der erste Grenzbereich und der zweite Grenzbereich sich quer zueinander erstrecken und wobei die erste Blende (9) und die zweite Blende (11) in unterschiedlichem Abstand zu dem Bildschirmträger (3) enden.
Verfahren zum Sichtbarmachen von Licht auf einer Bildschirm-Anordnung, insbesondere zur Darstellung von grafischen Daten eines Computers oder eines Computer-Systems, wobei das Licht von einer Mehrzahl von Projektoren (A, B) projiziert wird, wobei die Bildschirm-Anordnung in eine der Mehrzahl der Projektoren (A, B) entsprechende Anzahl von Bildschirmbereichen (Kacheln) eingeteilt ist oder einteilbar ist, wobei die Kacheln nebeneinander angeordnet sind, um in jeder der Kacheln Licht von einem der Projektoren (A, B) als Teilbild sichtbar zu machen, wobei: – das Licht durch einen transparenten Bildschirmträger (3), der sich quer zu einer Strahlungsrichtung des von den Projektoren (A, B) projizierten Lichts erstreckt, hindurch projiziert wird, und – durch Streuung in einer Bildschirmschicht (7), die sich in der Strahlungsrichtung hinter dem Bildschirmträger (3) entlang einer Oberfläche des Bildschirmträgers (3) erstreckt, sichtbar gemacht wird, und wobei eine Abstützeinrichtung (19, 21, 23, 25) zum Abstützen des Bildschirmträgers (3), die in der Strahlungsrichtung vor dem Bildschirmträger (3) in zumindest einem Grenzbereich zweier oder mehrerer Kacheln mit dem Bildschirmträger (3) verbunden ist.