DE102009010425A1

DE102009010425A1 - Künstliches Fenster mit Flachbildschirm mit räumlicher Wahrnehmung ohne störende Reflexionen

Info

Publication number: DE102009010425A1
Application number: DE102009010425A
Authority: DE
Inventors: Heike Reinemann; Georg Ickinger; Christoph Reinemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-26
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2011-02-17

Abstract

Hauptaufgabe der Erfindung ist ein künstlicher Fensterbau, der durch Vorrichtungen und Maßnahmen einen Ausblick mit Tiefen- und dreidimensionaler Wirkung mittels mehrerer neben- bzw. hintereinander angeordneter Bildschirme bzw. transparenter Bildschirmfolien für den Betrachter realisiert und sich als realistischer, glaubwürdiger Fensterersatz verwenden lässt.. Eine weitere Aufgabe der Erfindung umfasst die Abbildung der Umgebung, beispielsweise die Übertragung per Kamera vom Steuerstand eines Kreuzfahrtschiffes in die Innenkabinen oder von außen an einem Aussichtsturm beweglich angebrachten Kameras in die Liftkabine. Dabei können Position der Kamera und Position des künstlichen Fensters so aufeinander abgestimmt sein, dass der Gast tatsächlich, wenn auch nur mittelbar, Kontakt zur Außenwenlt hat und die im Monitor abgebildete Szene, abgesehen von den Entfernungsverhältnissen, der echten Szene entspricht. Dasselbe gilt entsprechend für weitere Anwendungsmöglichkeiten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf künstliche Fenster und Verbesserungen für solche Fenster. Bislang erscheinen Darstellungen in künstlichen Fenstern unglaubwürdig, weil sie erkennbar flächig bleiben und deshalb unnatürlich wirken.
Es gibt Millionen fensterloser Büros, Kreuzfahrtschiffkabinen, Aufzüge, Keller und Ateliers. Auch Fenster mit Blick in Hinterhöfe oder Luftschächte bieten keine interessante Aussicht.
Bisherige Vorschläge für künstliche Fenster arbeiten mit Farbbildschirmen von hoher HD-Qualität, auf denen zum Beispiel Küsten mit Sand und Meer oder andere Landschaften erscheinen. Der Betrachter gewinnt aber nicht den Eindruck, dass er tatsächlich durch ein Fenster schaut. Dafür wären Verbesserungen an künstlichen Fenstern notwendig, durch die die abgebildete Szene realistisch wirkt, und zwar insbesondere durch Tiefenwirkung und die Möglichkeit, die Szene auch bei seitlichem Hinausschauen zu erkennen. Wichtig wäre zudem die Erzielung einer dreidimensionalen Wirkung, entweder durch das Hintereinanderschalten transparenter Bildschirmfolien mit jeweils getrennter Darstellung von Vorder-, Mittel- und Hintergrund oder die Verwendung von 3D-Flachbildschirmen.
Die Tiefenwirkung wird bisher durch den zu geringen Abstand zwischen Betrachter und Bildschirm verhindert.
Spiegelungen an der Oberfläche des Bildschirmes enttarnen ihn als Projektionsapparat und zerstören jegliche Bemühungen um eine virtuelle Realität im künstlichen Fenster.
Der Betrachter nimmt durch die fehlende Distanz zum Bildschirm unabhängig von der Auflösung Pixelpunkte und Rasterung des Bildschirms wahr. Die Nähe zum Bildschirm lässt sich jedoch in vielen Anwendungen, zum Beispiel in Innenkabinen von Kreuzfahrtschiffen, Fahrzeugkabinen, Liftkabinen und Räumen ohne Fenster, aus Platzgründen nicht vermeiden.
Dazu kommt die Strahlungswärme großflächiger Bildschirme, die auch bei energiearmer Ausführung einen unnatürlichen Effekt und zudem gerade in kleinen Räumen durch die Hitzeentwicklung Unbehaglichkeit erzeugen.
Gelingt es durch Maßnahmen, die oben genannten Nachteile zu vermeiden, ergibt sich ein großes Potential zur Nutzung der künstlichen Fenster und der damit verbundenen wirtschaftlichen Vorteile.
STAND DER TECHNIK
Folgende Ausführungsformen von künstlichen Fenstern sind bislang bekannt:
VIDEO ARTIFICIAL WINDOW APPARATUS

Publication number: US5253051 (A)
Publication date: 1993-10-12
Inventor(s): MCMANIGAL PAUL G [US]

Dies betrifft einen Flachbildschirm mit Durchlicht, später auch als bewegtes Bild.
Die vorliegende Ausführung grenzt sich dadurch davon ab, dass der Bildschirm blendfrei auch mit seitlichem Blick durchs Fenster dieses noch vollständig ausfüllt. Außerdem wird durch Maßnahmen eine Tiefenwirkung erzielt, sodass der Betrachter den Bildschirm nicht unmittelbar vor dem Auge empfindet.
VIDEO DISPLAY SYSTEM FOR ARTIFICIAL WINDOW, AND ARTIFICIAL WINDOW UNIT

Publication number: JP2006345362 (A)
Publication date: 2006-12-21
Inventor(s): SHINOMIYA TAKASHI

Diese Ausführung betrifft eine Versorgung des Bildschirms in einem künstlichen Fensters durch einen Internet-Provider.
Die vorliegende Ausführung bezieht ihre Informationen aus Live-Kameras oder zielgerichteten Aufnahmen.
ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DISPLAY

Publication number: JP2001196165 (A)
Publication date: 2001-07-19
Inventor(s): NAKAYAMA TETSUO

Diese Ausführung betrifft eine interne Kühlung der Bauelemente eines Flachbildschirmes zwischen Folienabdeckung und Pixelanordnung.
Die vorliegende Ausführung stellt eine Kühlung vor, die mit Flüssigkeiten zwischen Fensterglas und Bildschirmabdeckung von handelsüblichen Geräten arbeitet.
ARTIFICIAL WINDOW

Publication number: WO2006129238
Publication date: 2006-12-07
Inventor: VAN TERTHOLEN ONNO

ARTIFICIAL WINDOW

Publication number: JP2002021315 (A)
Publication date: 2002-01-23
Inventor(s): MITA TETSUSHI

ARTIFICIAL WINDOW DEVICE

Publication number: JP2001176679 (A)
Publication date: 2001-06-29
Inventor(s): SAITO TAKASHI

Diese drei Ausführungen betreffen ein statisches Bild, das durch Beleuchtungseffekte erzielt wird.
Die vorliegende Ausführung geht über eine statische Ausführung hinaus und liefert einen bewegten Ausblick durch einen Flachbildschirm mit Tiefenwirkung.
ARTIFICIAL WINDOW SYSTEM

Publication number: JP8211930 (A)
Publication date: 1996-08-20
Inventor(s): KODAMA HIDETOSHI

Diese Ausführung betrifft ein Informationsfenster für einen Kontrollraum mit zusätzlichen Informationen für das Personal.
FLAT DISPLAY DEVICE HAVING A DISPLAY PANEL INCLUDING A PLURALITY PIXELS AND CONDENSER SUBSTRATE INCLUDING A PLURALITY OF CONDENSER MEANS

Publication number: US2002130990 (A1)
Publication date: 2002-09-19 Prior 1998-11-10
Inventor(s): NAKAMURA HIROSHI [JP]

Diese Ausführung betrifft eine Mikrolinsenanordnung über einem Bildschirm, die durch eine Flüssigkeit reflexfrei verbunden sind.
LIQUID CRYSTAL DISPLAY BOARD

Publication number: CN101131509 (A)
Publication date: 2008-02-27
Inventor(s): CHAODONG XU [CN]

Die Ausführung verwendet das Einbringen von Flüssigkeiten innerhalb der Bauelemente des Bildschirmes.
LIGHT EXTRACTION FILM FOR ORGANIC LIGHT EMITTING DIODE DISPLAY DEVICES

Publication number: WO2009011961 (A2)
Publication date: 2009-01-22
Inventor(s): POTTS JOHN E [US]

Diese Ausführung verwendet ein flexibles Substrat zu Verbesserung der optischen Wirkung zwischen den Bauelementen und das Einbringen von Flüssigkeiten innerhalb der Bauelemente des Bildschirmes.
Die vorliegende Ausführung verwendet im Gegensatz zu den letzten drei Ausführungen die Flüssigkeit zur Vermeidung von Reflexen zwischen handelsüblichem Bildschirm und Fensterglas.
BESCHREIBUNG DER NEUEN EIGENSCHAFTEN DES KÜNSTLICHEN FENSTERS
Hauptaufgabe der Erfindung ist ein künstlicher Fensteraufbau oder Aufbauten, die die oben genannten Verbesserungen erfüllen. Im Allgemeinen umfasst die Vorrichtung der Erfindung:

a) einen Rahmen für den Bildschirm, der in Innenräumen eine glaubhafte Raum-Fensterkonfiguration zulässt,
b) einen Videobildschirm, der innerhalb des Rahmens zurückgesetzt eine Darstellung im Hintergrund des Fensters umfasst, sodass ein seitliche Betrachtung nicht an der Bildschirmkante endet,
c) Maßnahmen, um den Eindruck eines bloßen Bildschirmes in Fenstergröße zu vermeiden und eine Tiefenwirkung zu erreichen, die dem Betrachter das Gefühl eines realistischen Ausblicks gewährt,
d) Maßnahmen, mit denen Strahlungswärme und Hitzeentwicklung derzeitiger Bildschirme vermieden werden,
e) geeignete optische Mittel, damit der Bildschirm größer wirkt und etwaige Lichtreflexe vermieden werden,
f) geeignete Mittel, um im Auge des Betrachters eine Tiefenwirkung zu erzeugen,
g) Maßnahmen, um etwaige Anschlussstellen zwischen mehreren Bildschirmen zu verbergen,
g) geeignete optische Mittel, die die störende Wahrnehmung der Pixel beim Betrachten eines Bildschirmes unterbinden,
h) Maßnahmen, die über zusätzliche Beleuchtungsmöglichkeiten vor dem Bildschirm optische Effekte erzielen,
i) Sensoren zur Erfassung der Innenlichtstärke, um die Intensität des Bildschirmes anzupassen.
j) Durch die Zurücksetzung des Bildschirmes hinter ein Fensterglas und die mögliche Zwischenschaltung einer Flüssigkeit zwischen Bildschirm und Fenster werden Reflexe und Spiegelungen am Bildschirm verhindert.
k) Durch Anbringen von mindestens einer transparenten Bildschirmfolie, auf der der Vordergrund bzw. bei mehreren Folien die Vordergründe zu sehen sind, vor dem Bildschirm, auf dem der Hintergrund abgebildet wird, wirkt das Gesamtbild für den Betrachter dreidimensional.

Eine weitere Aufgabe umfasst die Abbildung der Umgebung, beispielsweise indem die Sicht aus dem Steuerstand eines Kreuzfahrtschiffes mit Kameras in die Innenkabinen übertragen wird. Dort entsteht somit der Eindruck, mit der Außenwelt verbunden zu sein.
Werden besagte künstliche Fenster zum Beispiel in Aufzügen von Aussichtstürmen verwendet, lässt sich diese Simulation durch die Verbindung der Bildschirme mit außen mitfahrenden Kameras herstellen. Entsprechendes gilt für künstliche Fenster in Kellern, Hinterhöfen und Lichtschächten, in die über Kameras das Geschehen in der Umgebung einschließlich Wetterlage und Tages-/Nachtlicht eingespeist wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Dieses und sonstige Aufgaben und Vorteile der Erfindung sowie die Details einer Ausführungsform werden im Folgenden beschrieben und mit Zeichnungen veranschaulicht. Dabei zeigt
1 einen Querschnitt durch ein künstliches Fenster,
2 eine Anordnung mit Flüssigkeit zwischen Fenster und Bildschirm,
3 eine schlanke Anordnung mit Flüssigkeit mit hoher Brechzahl,
4 die Anordnung eines Kühlaggregates bzw. einer Mischstation,
5 die Anordnung eines Vergrößerungselementes,
6 die Anordnung von Fenstersprossen zwecks Verdeckung der Schnittstellen,
7 die erzielte Tiefenwirkung durch Anbringung eines Vergrößerungsmittels,
8 mehrere Bildschirme in einer Anordnung mit dreidimensionaler Wirkung.
Bezugszeichenliste

1: Fensterrahmen
2: Wand, Kabinenwand
3: Flachbildschirm
4: Bildschirmabdeckung
5: Auge des Betrachters
6: Fensterglas
7: Flüssigkeit
8: Sehstrahl
9: Kühlaggregat, Mischaggregat
10: Zuführungsrohr
11: Vergrößerungselement
12: Virtuelles Bild
13: Fenstersprossen
14: Mehrfache Bildschirme
15: Innenbeleuchtung
16: Material mit negativer Brechzahl
17: Brechung

In 1 wird das künstliche Fenster mit Fensterrahmen (1) im eingebauten Zustand in der Wand (2) dargestellt. Die Fensteröffnung (6) ist kleiner als der Flachbildschirm (3) mit Gehäuseabdeckung (4), so dass eine Hinterschneidung entsteht, die den Zweck hat, dass seitliche Betrachtung nicht den Rand des Bildes offenbart und eine Tiefenwirkung (5) im Bild auf dem Flachbildschirm (3) entsteht.
In 2 wird dargestellt, dass der Raum zwischen Fensterglas (6) und Flachbildschirm (3) mit Flüssigkeit (7) gefüllt ist, damit sich Lichtquellen im Raum nicht am Flachbildschirm spiegeln, sondern mittels eigens dafür vorgesehener Lichtquellen (14) Lichteffekte erzeugt werden und je nach optischen Eigenschaften der Flüssigkeit Tiefenwirkung entsteht.
3 zeigt eine schlanke Anordnung: Die Brechung des Sehstrahles (8) durch die Flüssigkeit (7) reicht bereits aus; für die gewünschte Tiefenwirkung kann der Abstand zwischen Flachbildschirm (3) und Fensterglas (6) reduziert werden.
4 zeigt die Zwischenschaltung eines Aggregates (9), das über ein Zuführungsrohr (10) in den Flüssigkeitskreislauf (7) eingebracht wird, um die Flüssigkeit zu kühlen sowie das Fensterglas kühl zu halten und so die störende Strahlungswärme zu unterbinden. Durch den Einsatz von Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften lassen sich zudem unterschiedliche optische Effekte erzielen.
5 zeigt, wie sich für den Betrachter durch Zwischenschaltung einer Schicht (11) mit optischer Vergrößerungswirkung (zum Beispiel Fresnell- oder Mikrolinsen) die Tiefenwirkung eines virtuellen Bildes (12) steigern lässt. Sie wird durch Einbringen von Flüssigkeit zwischen Fensterglas (6), optisch vergrößernde Schicht (11) und Flachbildschirm (3) noch stärker.
6 stellt ein künstliches Fenster mit mehreren Bildschirmen (14) dar. Da die Nahtstellen dieser Bildschirme sehr unnatürlich wirken, werden die Übergänge zwischen den einzelnen Bildschirmen mit Fenstersprossen (13) kaschiert.
7 zeigt die Wirkung eines Fensterglases (17), das materialbedingt eine negative Brechzahl aufweist. Die Hinterscheidung des Bildschirmes hinter dem Fensterrahmen (1) entsteht hier durch optische Hilfsmittel. Der Fensterrahmen (1) kann kleiner und kostengünstiger dimensioniert werden, ebenso der Bildschirm (3).
8 stellt einen Bildschirm (3b) dar, der auf den Betrachter (5) dreidimensional wirkt, indem davor mindestens ein transparenter Bildschirmfilm (3a) [beispielsweise in OLED-Technologie] mit einem definierten Abstand angebracht und wahlweise ein Vergrößerungselement (11) dazwischen geschaltet wird. Der Hintergrund erscheint auf dem hinteren Bildschirm (3b), die Vordergründe werden auf den oder die Bildschirmfilme (3a) davor projiziert; insgesamt entsteht ein dreidimensionaler Eindruck.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5253051 (A) [0009]
- JP 2006345362 (A) [0011]
- JP 2001196165 (A) [0013]
- WO 2006129238 [0015]
- JP 2002021315 (A) [0015]
- JP 2001176679 (A) [0015]
- JP 8211930 (A) [0017]
- US 2002130990 (A1) [0018]
- CN 101131509 A [0019]
- WO 2009011961 (A2) [0020]

Claims

Flachbildschirm (3) in einem künstlichen Fenster (1), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Flachbildschirm (3a, 3b) in unterschiedlichen Abständen hinter Fensterglas (6) angeordnet und die Öffnung des Fensterrahmens kleiner ausgeführt ist als der Bildschirm, so dass eine Sichtnische mit totem Bereich vermieden wird und die dreidimensionale Bildwirkung auch beim seitlichen Betrachten vollständig auftritt. (1) und (8)
Flachbildschirm (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen Fensterglas (6) und Flachbildschirm (3) mittels Flüssigkeit ausgefüllt und die Seitenwände mit nicht reflektierendem Material beschichtet sind, wodurch Lichtreflexe auf dem Bildschirm vermieden werden. (2)
Flachbildschirm (3) nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass im für den Betrachter nicht sichtbaren Bereich eine Beleuchtungseinrichtung (15) für die Herstellung von Lichteffekten angebracht ist. (2)
Flachbildschirm nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Fensterglas eine Schicht (11) mit optischer Vergrößerungswirkung (zum Beispiel Fresnell- oder Mikrolinsen) aufgebracht wird, die den Sehstrahl so bricht, dass die Tiefenwirkung im Flachbildschirm gegenüber der Ausführung mit reinem Fensterglas vergrößert und die Dicke des Fensterrahmens entsprechend reduziert werden kann. (3)
Flachbildschirm nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit oder das Gas über Zuführungen (10) mit einem als Kühlanlage ausgebildeten Aggregat (9) verbunden ist und das Fensterglas (6) frei von Hitze- und Wärmestrahlung bleibt. (4)
Flachbildschirm nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aggregat (9) als Mischstation ausgebildet ist und der Zwischenraum (6) mit unterschiedlichen Medien füllbar ist, die visuelle Effekte wie zum Beispiel Nebelbildung, Regen und Vogelflug erlauben. (4)
Flachbildschirm nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fensterglas mit Material (11) zur optischen Vergrößerungswirkung (zum Beispiel Fresnell- oder Mikrolinsen) beschichtet ist, die ein virtuelles Bild hinter der reellen Bildebene und somit Tiefenwirkung für den Betrachter erzeugt. (5)
Flachbildschirm nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrfach nebeneinander ausgeführt (14a bis d) wird, wobei Fensterstreben (13) die Nahtstellen verdecken.
Flachbildschirm nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fensterglas mit Material (16) negativer Brechzahl ausgeführt ist, so dass der Sehstrahl (17) so gebrochen wird, dass der Betrachter den Eindruck einer Hinterschneidung des Bildschirmes gewinnt.
Flachbildschirm nach Anspruch 1 bis 9 mit dreidimensionaler Wirkung, dadurch gekennzeichnet, dass transparente Bildschirmfolien (3a, 3b; beispielsweise in OLED-Technologie) in mindestens zwei Ebenen mit einem Abstand übereinander angeordnet eine dreidimensionale Wirkung erzeugen, wobei der Bildschirm (3) den Hintergrund und die vorgeschalteten Folie(n) den Vordergrund darstellen. (8)
Vorrichtung zur Herstellung künstlicher Fenster aus Flachbildschirmen gemäß Anspruch 1 bis 10, und diese in Liftkabinen, Innenkabinen von Kreuzfahrtschiffen, Räumen ohne Fenster, Räumen mit Fenster in Hinterhöfe oder Lichtschächte eingebaut sind.
Verfahren zur Herstellung einer Tiefenwirkung von Bildschirmen (3), dadurch gekennzeichnet, dass der Raum zwischen Bildschirm (3a) und Fensterglas (3b) mit einer Materialschicht mit optischer Vergrößerungswirkung (11) zum Beispiel Fresnell- oder Mikrolinsen zur Herstellung eines virtuellen Bildes gefüllt wird und dass der Zwischenraum zwischen Fensterglas (6) und Flachbildschirm (3) mit Flüssigkeit oder Gas gefüllt wird, die ihrerseits über ein Kühlaggregat gekühlt wird, so dass die Strahlungshitze des Flachbildschirms vermieden wird und die Fensterscheibe die übliche Temperatur hat und dass diese Flüssigkeit wahlweise mit Farb- oder Trübemitteln angereichert wird, oder mit unterschiedlichen optischen Wirkungen etwa hinsichtlich des Brechungsvermögens ausgestattet werden, was eine Vielzahl von optischen Effekten wie zum Beispiel die Darstellung von Nebel, Regen oder Vogelflug für den Betrachter erlaubt.
Verfahren nach Anspruch 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen Fensterglas (6) und Flachbildschirm (3) mit Flüssigkeit gefüllt wird, die Spiegelungen und Lichtreflexe am Bildschirm vermeidet, vermittels einer leichten Trübung die Bildschirmpixel für den Betrachter verschwimmen lässt und so die Wirkung des künstlichen Fensters optimiert.
Verfahren nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Bildschirmes von der jeweiligen Lichtstärke im Raum abhängt, die durch einen Lichtsensor im Raum gemessen wird.
Verfahren zur räumlichen Darstellung eines virtuellen bewegten Bildes, dadurch gekennzeichnet, dass vor einen Bildschirm (3), der von einem Bildgenerator gespeist wird, der den Hintergrund erzeugt und mindestens eine vorgeschaltete transparente OLED Folie (3a, 3b), die von einem weiteren Bildgenerator gespeist wird, der mindestens einen Vordergrund, wie zum Beispiel Vögel im Flug, schwimmende Fische, Regen, Nebel, Bäume oder auch vorbeiziehende Konstruktionselemente darstellt.