DE19647221A1 - Projektor zur echten räumlichen Darstellung dreidimensionaler Bilder - Google Patents

Projektor zur echten räumlichen Darstellung dreidimensionaler Bilder

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Description

Derzeitiger Stand der Technik Herkömmlicher 2D-Projektor (Diaprojektor, Fernseher)
Bei herkömmlichen zweidimensionalen Projektoren wird ein virtuelles Bild auf eine Oberfläche projiziert und erscheint dort zweidimensional (Bild 2). Dies kann geschehen, indem das Bild Punkt für Punkt auf einem Schirm ausgegeben wird und dort eine Leuchtspur hinterläßt, die beim Betrachter einen Bildeindruck hervorruft (Prinzip der Braunschen Röhre) oder indem ein Bild als Ganzes von einem transparenten Träger auf eine Leinwand projiziert wird (Prinzip des Diaprojektors).
Bisheriger pseudo-3D-Projektor
Ausgehend vom 2D-Projektor versuchte man, beim Betrachter trotz der ebenen Bildprojektion einen räumlichen Betrachtungseindruck hervorzurufen. Dies geschieht entweder dadurch, daß beim Betrachten des Bildes beide Augen jeweils unterschiedliche Bildinformationen von der ebenen Projektionsfläche aufnehmen durch:
  • - gleichzeitiges Projizieren zweier jeweils einfarbiger rechts-/links-spezifischer Bilder (rot/grün), und Verwenden einer entsprechenden Brille (rot/grün) beim Betrachter, so daß jedes Auge nur das für dieses Auge bestimmte Bild wahrnimmt,
  • - gleichzeitiges Projizieren zweier rechts-/links-spezifischer Bilder mit polarisiertem Licht, wobei die Polarisationsebenen des ersten und zweiten Bildes gegeneinander verdreht sind. Ist die Leinwand metallbeschichtet, ändert sich der Winkel zwischen den beiden Polarisationsebenen bei der Reflexion des Lichtes an der Leinwand nicht, so daß auch hier bei Verwenden einer entsprechenden Brille mit zwei entsprechend angepaßten Polarisationsfiltern beim Betrachter ein räumlicher Bildeindruck entsteht,
  • - holografische Effekte,
oder in dem die Bildverarbeitung im menschlichen Gehirn "überlistet" wird. Letztgenannten Effekt erreicht man, indem aufgrund einer entsprechenden Anordnung auf einem einfachen Bild sich wiederholende und überlappende Bildmuster dargestellt werden. Für anspruchsvolle Bilder ist diese Technik nicht geeignet.
Spiralprojektor
Ein erster Ansatz, Geometrien auch dreidimensional wiederzugeben, war ein Spiralprojektor (Bild 3). Dieser setzt sich aus einem spiralförmigem, rotierenden Bildschirm und einer Lichtquelle zusammen. Hierbei "schreibt" eine strahlenförmige Lichtquelle (i.d.R. ein Laser) die Bildinformation zeilen- und impulsweise auf den rotierenden Bildschirm. Indem jeder benötigte Lichtstrahl nicht ständig, sondern nur im jeweils genau richtigen Zeitpunkt auf die sich drehende Spirale projiziert wird, entsteht beim Betrachter der Eindruck räumlicher Geometrien. Nicht zufriedenstellend ist bei dieser Technik die für den Betrachter "störende" da nicht transparente spiralförmige Projektionsfläche sowie die aufgrund der endlichen Rotationsgeschwindigkeit i.d.R. unzureichende Bildwiederholfrequenz.
Neuer, echter 3D-Projektor Prinzip
Bei dem hier betrachteten Projektor wird das Bild in ein transparentes Medium projiziert. Es entsteht eine echte räumliche Projektion, die prinzipiell von allen Seiten betrachtet werden kann.
Technische Umsetzung
Das transparente Projektionsmedium befindet sich in einem ebenfalls (teilweise) transparenten Hohlkörper, ähnlich einem Aquarium (Bild 1). In dieses Aquarium geben zwei oder mehr Projektoren definierte Lichtstrahlen ab. Am geeignetsten ist hier Laserlicht, da es stark gebündelt und von nur einer definierten Wellenlänge ist.
Das eingestrahlte Licht löst entlang des jeweiligen Lichtstrahls eine chemische Reaktion aus. Die Stärke der Reaktion ist dabei abhängig von der Intensität der Strahlung (und damit der Anzahl der abgestrahlten Lichtquanten). Bei dieser ersten Reaktion handelt es sich um eine Reaktion, die vom menschlichen Auge noch nicht wahrgenommen werden kann, wie z. B. die Änderung des pH-Wertes des Projektionsmediums (wäre diese Reaktion bereits sichtbar, so würde der Betrachter nur ein von der jeweiligen Strahlenquelle ausgehendes Lichtbündel erkennen, nicht jedoch die abzubildende Geometrie).
Erst ein zweiter Reaktionsschritt macht die Änderungen im Projektionsmedium sichtbar (z. B. durch eine Indikator- oder Fällungsreaktion). Diese zweite Reaktion findet jedoch erst ab einem bestimmten Umsatzgrad der ersten Reaktion statt (z. B. wenn die pH-Wert-Änderung der ersten Reaktion einen definierten Grenzwert über- oder unterschritten hat).
Begrenzt man die Intensität jeder einzelnen Lichtquelle auf ein Maß, das die zweite Reaktion im Projektionsmedium noch nicht auslöst, so bilden sich noch keine deutlichen "Leuchtspuren" entlang der einzelnen Lichtstrahlen. Erst an einem Schnittpunkt der Lichtstrahlen aus mehreren Projektoren übersteigt die erste Reaktion an diesem Punkt einen Wert, der die zweite, jetzt sichtbare, Reaktion auslöst. Wird auf diese Weise eine Vielzahl von Punkten in dem Projektionsmedium abgebildet, so entstehen echte dreidimensionale Bilder "im Raum".
Um das so im Projektionsmedium geschaffene dreidimensionale Bild besser betrachten zu können, beleuchtet man den Projektionsraum mit einer anderen Wellenlänge als der "Erregerwellenlänge", denn ansonsten würde eine erneute Reaktion ausgelöst. Auch sollten zweckmäßigerweise die Projektorwände, die für den Betrachter durchsichtig bleiben sollen, mit einem Filter versehen werden, der die zur Erregung benutzte Lichtwellenlänge aus dem Umgebungslicht herausfiltert.
Wählt man ferner für beide Reaktionen einen reversiblen Reaktionstyp aus, so verschwindet das erzeugte Bild nach kurzer Zeit wieder. Ist diese Zeit kurz genug eingestellt, so können auch bewegte dreidimensionale Bilder erzeugt werden. Das Gelieren des Projektionsmediums verhindert darüber hinaus ein unbeabsichtigtes Verwischen der Bilder.

Claims (1)

  1. Projektor zur Darstellung dreidimensionaler Geometrien, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zunächst transparenten Projektonsmedium ein reales Bild auf die Weise erzeugt wird, daß mehrere definierte Lichtstrahlen (auch außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs) aus unterschiedlichen Richtungen an ihrem Kreuzungspunkt/ihren Kreuzungspunkten eine mehrstufige physikalisch-chemische Reaktion auslösen, die für den Betrachter schließlich eine sichtbare Veränderung im Projektionsmedium am Kreuzungspunkt hervorruft. Viele solchermaßen erzeugten Bildpunkte an definierten räumlichen Positionen ergeben die darzustellende räumliche Geometrie. Die Reaktion kann reversibel sein, so daß sich durch wiederholten schnellen Bildaufbau auch bewegte Bilder darstellen lassen.
DE19647221A 1996-11-15 1996-11-15 Projektor zur echten räumlichen Darstellung dreidimensionaler Bilder Withdrawn DE19647221A1 (de)

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