DE19646618A1

DE19646618A1 - Verfahren und Anordnung zur Projektion eines elektronisch gespeicherten Bildes

Info

Publication number: DE19646618A1
Application number: DE1996146618
Authority: DE
Inventors: Holger Dr Lausch
Original assignee: Individual
Current assignee: Displaycom GmbH
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2016-11-13
Also published as: DE19646618C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Projektion eines elektronisch gespeicherten Bildes gemäß der Gattung der Patentansprüche. Sie soll die großflächige elektronische Projektion bewegter und unbewegter Bilder in einem Darstellungsformat von bspw. 16 : 12 (16 : 9) ermöglichen und dabei sowohl hinsichtlich des Formates und der Größe als auch hinsichtlich der architektonischen Gegebenheiten und ästhetischen Forderungen universell anpaßbar sein. Die Erfindung ist anwendbar im Bildungs-, Informations- und Präsentationsbereich. Sie kann der kommunikativen Darstellung von bewegten und unbewegten Bildern dienen.

Es ist bereits ein Lichtleiteradapter zwischen einem oder mehreren Moduln und einer Gesamtdarstellungsfläche bekannt (DE 37 20 468 A1), der es gestattet, die in den Moduln erzeugten Bilder auf der Gesamtdarstellungsfläche so zusammenzufassen, daß ein Betrachter der Gesamtdarstellungsfläche diese Zusammenfassung nicht bemerkt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Gesamtdarstellungsfläche rückwärtig modulartig aufgelöst ist und Lichtleiter die Gesamtdarsteilungsfläche mit den einzelnen Moduln verbinden. Abgesehen davon, daß dabei über das Zustandekommen der einzelnen Moduln keine Aussagen gemacht werden, sind mechanische Konstruktionszusätze zur Lagefixierung der Lichtleiter und optische Konstruktionszusätze in Form von Linsen erforderlich, die das Volumen des Adapters erheblich vergrößern, ihn schwerer und aufwendiger gestalten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und ein Anordnung zur Projektion elektronisch gespeicherten, bspw. in Videotechnik vorliegenden Bildern über einzelne Moduln in eine Gesamtprojektionsebene anzugeben, die einerseits die optische Wirkung der technologisch bedingten Displayränder beseitigen, andererseits eine geringe Ausdehnung der Gesamtprojektionsebene in der Tiefe und eine Übertragung der Display-Bilder in einem veränderten Format ebenso ermöglichen wie eine Bilddiagonale von 1 bis 2 m und darüber.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die Kennzeichen des 1 und 4. Patentanspruchs gelöst. Das elektronisch gespeicherte, bspw. in Videotechnik, auf einem Videobilddatenträger vorliegende Bild kann ein Einzelbild oder eine Bildreihe, ein stehendes oder bewegtes Bild sein. In jedem Fall wird ein nahtloses Gesamtbild aus Videoteilbildern in der Projektionsebene (Betrachtungsebene) erzeugt. Die optischen Teilbilder können durch entsprechende Gestaltung der Faseroptik (bspw. konische Fasern) vergrößert erzeugt werden, ohne daß dabei die Bildauflösung erhöht wird. Die optischen Teilbilder können in einem geringen Abstand voneinander parallel oder diagonal zur Gesamtprojektionsebene angeordnet sein.

Eine Anordnung zur Projektion eines in Videotechnik vorliegenden Bildes in eine Betrachtungsebene (Projektionsebene) enthält:

- einen Gesamtbildsender, der ein Gesamtbildvideosignal aussendet;
- einen Bildsegmentator mit einem Splitrechner und Grafik- oder Videokarten, der das Gesamtbildvideosignal in Teilbildvideosignale zerlegt;
- eine aktive Teilbilddisplayanordnung, auf der ebensoviele optische Teilbilder erzeugt werden, wie vom Gesamtbildsender Teilbildvideosignale geliefert werden, wobei die Teilbilddisplays sich in einem technologisch bedingten Abstand voneinander befinden;
- eine Projektionsebene, in die die aneinandergefügten optischen Teilbilder projiziert werden, und
- ein Lichtleitersystem zur nahtlosen Übertragung der optischen Teilbilder von der Teilbilddisplayanordnung in die Projektionsebene.

Als Gesamtbildsender kann eine in einen Computer, vorzugsweise einen PC (Personalcomputer), oder einen Recorder oder eine Spielkonsole eingelegte Video-CD oder ein anderer Videobildträger dienen. Die Bildsegmentierung erzeugt aus einem einheitlichen Gesamtbildvideosignal ein Vielfaches an Teilbildsignalen, bspw. 12 Teilbildsignale für das Darstellungsformat 16 : 12 (4 : 3). Sie kann softwaremäßig durch die Ansteuerung mehrerer Grafikkarten oder hardwaremäßig mit einer speziellen Videokarte mit mehreren Ausgängen zur Ansteuerung der Teilbilddisplays erfolgen. Werden Grafikkarten zur Erzeugung der Teilbildvideosignale verwendet, so entspricht die Anzahl der Grafikkarten oder Videokarten derjenigen der Teilbilddisplays. Zur Bildsegmentierung wird zweckmäßigerweise ein Splitrechner mit Ausgangskarten verwendet, der sich als ein separates Bauteil zwischen der Gesamtbildquelle und der Teilbilddisplayanordnung befinden kann. Diese Konfiguration ermöglicht beim gegenwärtigen Stand der Technik bei Verwendung eines den Ausgangsgrafikkarten nachgeschalteten VGA(video graphic array)- Multiplier (bspw. 4- oder 8fach) über eine Entfernung bis zu 80 m die Ansteuerung von mehreren großflächigen Displayanordnungen mit Hilfe eines einzigen Bildsegmentators bzw. Splitrechners.

Ist der Bildsegmentator bzw. Splitrechner in einem PC angeordnet, in den PC integriert, so wird das Videosignal für die Teilbilddisplays bei langen Übertragungswegen über einen der Teilbilddisplayanordnung vorgeschalteten Bildsignalverstärker geleitet, der sich in der Nähe von Teilbilddisplayanordnung und Gesamtprojektionsebene, die nachfolgend beide unter der Bezeichnung faseroptisches Display zusammengefaßt werden, befindet.

Der Bildsegmentator bzw. Splitrechner kann sich auch in der Nähe des faseroptischen Displays befinden, in dieses interiert sein. Dabei ist dem Segmentator bei langen Übertragungswegen ein Gesamtbildsignalverstärker vorgeschaltet, der in das faseroptische Display integriert ist.

Die Lichtleitersysteme bestehen vorteilhaft aus flexiblen Faserbündeln, deren Fasern aus Glas oder Kunststoff in bekannter Weise hergestellt worden sind. Sie können aber im Bedarfsfall auch aus starren Bündeln desselben Materials bestehen. Dabei kann zumindest ein Teil der Lichtleitersysteme in etwa seiner Mitte Einschnürungen aufweisen, die für eine zueinander parallel versetzte Anordnung der Teilbilddisplays günstig ist. Während die Teibilddisplays zur Gesamtprojektionsebene parallel oder diagonal versetzt angeordnet sind, sind die Lichtleitsysteme der Teilbilder nahtlos und so zusammengefügt, daß ihre dem Teildisplay abgewandten Frontflächen die homogene Projektionsebene bilden. Vorteilhaft ist die Projektionsebene, das sind die von der Teildisplayanordnung abgewandten Frontflächen der Lichtleitsysteme, mit einer Leuchtschicht versehen. Eine gemäß der Erfindung hergestellte Anordnung ermöglicht ein faseroptisches Display, bei dem die Teildisplayanordnung und die Gesamtprojektionsebene unter den gegenwärtigen technischen Voraussetzungen sich im Zentimeterabstand, vorzugsweise in einem Abstand von 10 bis 20 cm voneinander befinden. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von den verwendeten Teilbilddisplayformaten entsprechend standardisierten, auswechselbaren Faserblöcken zur Bildübertragung zwischen jedem Teilbilddisplay und jedem Teilbild in der Projektionsebene. Dabei sind die den Teilbilddisplays benachbarten Flächen dieser Faserblöcke deckungsgleich zu den Teilbilddisplays.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung von sechs Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Anordnung,

Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Anordnung,

Fig. 3 eine dritte erfindungsgemäße Anordnung,

Fig. 4 verschiedene Möglichkeiten der Verbindung eines Teilbilddisplays mit einem Ausschnitt der Projektionsebene,

Fig. 5 einen Abschnitt aus einem ersten faseroptischen Display,

Fig. 6 einen Abschnitt aus einem zweiten faseroptischen Display und

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines faseroptischen Displays.

In Fig. 1 ist ein Gesamtbildsender 1 mit einem Splitrechner 2 elektronisch verbunden, der Bestandteil eines PC 3 ist. Dem Splitrechner 2 sind ein Videosignalverstärker 4 und Grafikkarten 5 zugeordnet, die nach Verstärken der Bildsignale in einem Bildsignalverstärker 6 eine Teilbilderzeugung auf aktive Teilbilddisplays 7 bewirken. Im vorliegenden Fall sind zwölf Grafikkarten 5 und zwölf Teilbilddisplays 7 vorgesehen. Als Teilbildsender 7 dienen aktive Displays (TFT- oder Plasmadisplays). Jedes Teilbilddiplay 7 weist aus technologischen Gründen einen Rand 8 auf, so daß die auf den Teilbilddisplays 7 erzeugten Bilder durch breite Streifen getrennt sind. Den Teilbilddisplays 7 sind Lichtleitersysteme 9 zugeordnet, die in einer Projektionsebene 10 enden. Die Lichtleitersysteme 9 sind zumindest in der Projektionsebene 10 und in einer den Teilbilddisplays 7 (Teilbilddisplayanordnung) benachbarten Ebene in gleicher Weise angeordnet und fest miteinander verbunden.

Jedem Teilbilddisplay 7 ist ein Ausschnitt 11 der Projektionsebene 10 zugeordnet, derart, daß die Ausschnitte 11 nahtlos aneinandergrenzen und vom Lichtleitsystem 9 die auf der Teilbilddisplayanordnung 7 erzeugten Bilder 1 : 1 auf die entsprechenden Ausschnitte 11 übertragen werden. Die gesamte Anordnung ist so getroffen, daß der Bildsignalverstärker 6 mit den Teilbilddisplays 7, den Lichtleitersystemen 9 und der Projektionsebene 10 in einer Einheit zusammengefaßt sind, bei der die Teilbilddisplayanordnung 7 und die Projektionsebene 10 in einem geringen Abstand voneinander übereinanderliegen und die hierin als faseroptisches Display 12 bezeichnet wird. Dabei wird die Projektionsebene 10 von den plan geschliffenen, freien Frontflächen der Lichtleitersysteme 9 gebildet.

Ein im Gesamtbildsender 1 von einem geeigneten Videodatenträger abgegebenes Gesamtbildvideosignal wird durch den Splitrechner 2 in eine mehr oder weniger große Anzahl von Teilbildsignalen, bspw. zwölf Teilbildsignale für das Darstellungsformat 16 : 12 (4 : 3) elektronisch zerlegt und über die Grafikkarten 5 und den Bildsignalverstärker 6 den Teilbilddisplays 7 zugeleitet, wobei die Teilbilddisplays 7 spalten- und zeilenweise angesteuert werden. Mit Hilfe der Grafikkarten 5 ist eine Änderung von Format und Größe der auf der Teilbilddisplayanordnung 7 zu erzeugenden Bilder möglich. Mit einer Vergrößerung der Bilder ist keine Erhöhung der Auflösung verbunden. Die auf der Teilbilddisplayanordnung 7 erzeugten optischen Bilder werden durch die Lichtleitersysteme 9 der Projektionsebene 10 zugeleitet und sind auf dieser betrachtbar.

In Fig. 2 ist wieder der elektronische Gesamtbildsender 1 mit einem faseroptischen Display 12 erkennbar, bei dem der Bildsegmentator 2 mit einer Videokarte 13 und einem Gesamtbildsignalverstärker 14 in das faseroptische Display 12 integriert sind, zu dem die Teilbilddisplayanordnung 7, die Lichtleitersysteme 9 und die Gesamtprojektionsebene 10 gehören. Eine anstelle der Grafikkarten 5 (Fig. 1) vorgesehene Videokarte 13 ermöglicht die hardwareseitige Bildsegmentierung, indem bspw. eine 1600 × 1200 Gesamtbildauflösung in vier 800 × 600 Teilbildauflösungen gesplittet wird. In der Gesamtprojektionsebene erscheint das projizierte Gesamtbild mit einer Auflösung von 1600 × 1200. Im übrigen ist die Funktion wie zu Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 3 ist ein elektronischer Gesamtbildsender 1, der zu einem PC 3 gehört, elektronisch mit einem separaten Bildsegmentator bzw. Splitrechner 2 verbunden. Den Grafikkarten 5 des Splitrechners 2 ist ein VGA-Multiplier 15 nachgeschaltet, der das VGA-Signal simultan vervielfältigt. Der VGA-Multiplier 15 ermöglicht über eine Entfernung von bis zu 80 m eine Ansteuerung von mehreren faseroptischen Displays 12, im vorliegenden Fall sind es drei, über nur einen Bildsegmentator bzw. Splitrechner 2.

Grundsätzlich sind die Teilbilddisplayanordnung 7 und die Projektionsebene 10 übereinander angeordnet. Aus Darstellungsgründen wurde dies in den Fig. 1 bis 3 unterlassen.

In Fig. 4 sind unterschiedliche Ausführungsformen 16, 17, 18, 19 eines Lichtleitersystems 9 dargestellt, das je nach der mechanischen Verbindung seiner Elemente untereinander, flexibel oder starr ausgebildet sein kann. Allen vier Ausführungsformen gemeinsam ist, daß in jedem System 9 aus Glas und/oder aus Kunststoff bestehende Lichtleitfasern 20 als Bündel von 10000 bis 40000 Mono- oder Multimodefasern pro Quadratmillinieter horizontal oder vertikal in Zeilen bzw. Spalten geordnet, an ihren Enden gefaßt und miteinander verbunden (bspw. verklebt) sind. Die Verbindungsstellen sind mit 21 und 22 bezeichnet und können einen größeren Durchmesser haben als die Mitten der Bündel 9. Die dabei entstehenden Stirnflächen 23, 24 werden Plan geschliffen und poliert. Die Stirnfläche 23 des Lichtleitersystems 9 ist von gleicher Größe und Geometrie wie die Fläche des entsprechenden Teilbilddisplays 7 und wird planparallel auf diesem positioniert. Die Stirnfläche 24 ist identisch mit dem zugehörigen Ausschnitt der Projektionsebene 10, sie ist Teil derselben.

Das optische Bild des jeweiligen Teilbilddisplays 7 wird durch die einzelnen Lichtleitfasern 20 des zugehörigen Lichtleitersystems (Bündels) 9 differentiell aufgenommen und in den entsprechenden Ausschnitt der Gesamtprojektionsebene 10 identisch transportiert. Bei einer mittleren Dämpfung des Lichtes durch die als Mono- oder Multimodefasern ausgebildeten Lichtleitfasern 20 von weniger als 5 dB/km ist bei einer mittleren Bündellänge von 10 cm im faseroptischen Display 12 die auftretende Lichtdämpfung praktisch vernachlässigbar. Gleiches gilt für unterschiedlich lange Fasern 20 in einem Lichtleitersystem 9 der noch zu beschreibenden Fig. 5 und 6.

Das in Fig. 5 dargestellte faseroptische Display 12 weist bildsendende Teilbilddisplays 7 auf, die in den Zeilen und Spalten der Teildisplays in der Höhe zueinander und zur Projektionsebene 10 parallel versetzt sind. Dabei können die Einschnürungen 25 aufweisenden, längeren Lichtleitersysteme 91 flexibel und die dazwischen angeordneten kürzeren Lichtleitersysteme 92 starr gestaltet sein. Die Projektionsebene (Betrachtungsebene) 10 ist mit einer phosphoreszierenden Schicht 26 versehen, die ein deutliches Bild auf der Projektionsebene 10 entstehen läßt. Sie ist in zu den Teilbilddisplays 7 (ohne Rand) identische Ausschnitte 24 gegliedert.

Während in Fig. 5 die Ränder 8 der Teilbilddisplays 7 bei einer gedrängten Ausbildung des faseroptischen Displays 12 und Führung der Lichtleitersysteme 9 nicht stören, weil sie in unterschiedlichen Ebenen bzw. in Höhe der Einschnürungen 25 der Lichtleitersysteme 9 liegen, sind sie in Fig. 6 im wesentlichen nicht hinderlich, weil sie zur Gesamtprojektionsebene 10 diagonal angeordnet sind. Außerdem befinden sich die tiefer liegenden Kanten 27 der Teilbilddisplays 7 in Höhe der Einschnitte 25 der benachbarten Lichtleitersysteme 9. Auf der Projektionsebene 10 ist wieder eine Leuchtschicht 26 angeordnet.

In Fig. 7 ist ein kompaktes faseroptisches Display 12 mit seiner Projektionsebene 10 dargestellt, in der die einzelnen Fasern 20 der Lichtleitersysteme 9 enden. Aus Darstellungsgründen weicht die in die Projektionsebene 10 eingezeichnete Anzahl von Faserenden wesentlich von der tatsächlich vorhandenen größeren Anzahl ab.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1

Gesamtbildsender

2

Splitrechner

3

Personalcomputer (PC)

4

Videosignalverstärker

5

Grafikkarten

6

Bildsignalverstärker

7

Teilbilddisplay(s)

8

Rand

9

Lichtleitersystem(e)

10

(Gesamt-)Projektionsebene (Betrachtungsebene)

11

Ausschnitt aus der Projektionsebene

10

12

faseroptisches Display

13

Videokarte

14

Gesamtbildsignalverstärker

15

VGA-Multiplier

16,

17

,

18

,

19

Ausführungsformen eines Lichtleitersystems

9

20

Lichtleitfaser(n)

21,

22

Verklebungen

23,

24

Stirnflächen

25

Einschnürungen

26

Leuchtschicht (phosphoreszierende Schicht)

27

tiefer liegende Kanten

Claims

1. Verfahren zur Projektion eines elektronisch gespeicherten Bildes in eine Projektionsebene, dadurch gekennzeichnet, daß ein Videobild in aktive Videoteilbilder zerlegt wird, daß die Videoteilbilder in entsprechende optische Teilbilder in unterschiedlichen Ebenen neben- und hintereinander umgewandelt werden und daß die optischen Teilbilder zu einem optischen Gesamtbild in der Projektionsebene nahtlos zusammengefügt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtbild über die optischen Tellbilder vergrößert projiziert wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Teilbilder im wesentlichen parallel zueinander und in mindestens zwei Ebenen erzeugt werden, die sich in einem geringen Abstand voneinander befinden.

4. Anordnung zur Projektion eines elektronisch gespeicherten Bildes in eine Projektionsebene, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

- einen Gesamtbildsender, der ein Gesamtbildvideosignal aussendet,
- einen Bildsegmentator mit einem Splitrechner, der Grafikkarten oder eine Videokarte enthält und der das Gesamtbildvideosignal in Teilbildvideosignale zerlegt,
- eine aktive Teilbilddisplayanordnung, auf der ebensoviele optische Teilbilder erzeugt werden, wie Teilbildvideosignale geliefert werden, wobei die Teilbilder sich in einem technologisch bedingten Abstand voneinander befinden,
- eine Projektionsebene, in die die aneinander gefügten optischen Teilbilder projiziert werden, und
- ein Lichtleitersystem zur nahtlosen Übertragung der optischen Teilbilder von der Teilbilddisplayanordnung in die Projektionsebene.

5. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtbildsender ein in einen Computer, vorzugsweise PC, oder Recorder eingelegter Videodatenträger ist.

6. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsegmentator in den Computer integriert ist.

7. Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Teilbilddisplay ein Bildsignalverstärker zugeordnet ist.

8. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildsegmentator in die Teilbilddisplayanordnung integriert ist.

9. Anordnung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor dem Bildsegmentator ein Bildsignalverstärker befindet.

10. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Grafikkarten VGA-Multiplier zur Ansteuerung mehrerer Teilbilddisplays nachgeschaltet sind.

11. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitersysteme aus Glas oder Kunststoff bestehende flexible Faserbündel sind.

12. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitsysteme aus Glas oder Kunststoff bestehende starre Faserbündel sind.

13. Anordnung gemäß Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Lichtleitsysteme in seinem mittleren Teil Einschnürungen aufweist.

14. Anordnung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilbilder der Teilbilddisplayanordnung in regelmäßiger Anordnung zueinander und zur Projektionsebene parallel versetzt sind.

15. Anordnung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilbilder der Teilbilddisplayanordnung in regelmäßiger Anordnung diagonal zur Projektionsebene versetzt sind.

16. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitsysteme der Teilbilder nahtlos und so zusammengefügt sind, daß ihre dem Teilbilddisplay abgewandten Frontflächen die homogene Projektionsebene bilden.

17. Anordnung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die abgewandten Frontflächen der Lichtleitsysteme mit einer Leuchtschicht versehen sind.

18. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilbilddisplay und die Projektionsebene sich im Zentimeterabstand voneinander befinden.