DE19905671A1

DE19905671A1 - Gerät zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder am Computer

Info

Publication number: DE19905671A1
Application number: DE19905671A
Authority: DE
Inventors: Bernd Riebel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 1999-02-11
Publication date: 2000-08-17

Abstract

Mit dem Gerät können mit Hilfe spezieller Computerprogramme dreidimensionale Bilder erzeugt werden. DOLLAR A In dem Kasten, durch den der Betrachter schaut, befinden sich mindestens zwei Spiegel: DOLLAR A Der Betrachter schaut mit jeweils einem Auge in einen Spiegel, was bewirkt, dass die beiden Bilder auf dem Monitor so übereinander gelegt werden, dass für den Betrachter die beiden Bilder zu einem dreidimensionalen Bild verschmelzen. DOLLAR A Ein dritter Spiegel sorgt ggf. dafür, dass das Monitorbild nicht spiegelverkehrt dargestellt werden muß. DOLLAR A An den zwei kleinen Spiegeln, in die der Betrachter direkt schaut, befinden sich zwei Justierschrauben in jeweils einem Gewinde, mit denen die Bilder für den Betrachter übereinander gelegt werden können: DOLLAR A Eine Drehung an der einen Schraube bewirkt, dass sich ein Spiegel horizontal dreht, die andere Schraube ermöglicht eine Positionsveränderung des anderen Spiegels an der vertikalen Achse.

Description

Beschreibung der notwendigen Software

Mit dem Gerät können mit Hilfe spezieller Computerprogramme dreidimensionale Bilder erzeugt werden.

Das Programm muß so geschrieben sein, daß es zwei Bilder berechnet und diese getrennt auf dem Bildschirm darstellt: Das Bild für das rechte Auge wird auf der rechten Seite des Monitors dargestellt. Entsprechendes gilt für das linke Bild.

Bei den Darstellungen sollte es sich um dreidimensionale Abbildungen handeln, die sich bis auf einen gewissen Winkelunterschied gleichen. Unter dreidimensional verstehe ich hier, anders als in der Überschrift, dreidimensionale Abbildungen auf der zweidimensionalen Bildschirmoberfläche. Der Winkelunterschied gleicht dem der Augen, den sie hätten, wenn sie das imaginäre Objekt real sehen würden.

Beschreibung der Funktionen des Gerätes

Das optische Gerät ist an einem Arm montiert (4), der sich in horizontaler Richtung an beiden Enden des Armes an einer senkrechten Achse drehen läßt, so daß sich der Betrachter das Gerät leicht vor sein Blickfeld schieben kann.

Das vom Monitor einfallende Licht wird im Gerät zunächst an Spiegel 1 zurückgeworfen, von wo aus es dann auf Spiegel 2 und 3 trifft und dort in zwei getrennte Richtungen reflektiert wird. Die Ebenen von Spiegel 1 und Spiegel 2 befinden sich parallel zueinander, während Spiegel 3 zu Spiegel 2 eine Winkeldifferenz von ca. 5° (±3°) in der Draufsicht aufweist.

Die Einstellung der Spiegel 2 und 3 erfolgt mit Justier-Schrauben (5) + (6), die sich hinter den Spiegeln in der Mitte befinden. Die Justier-Schrauben befinden sich in einem Gewinde, das mit dem Gehäuse-Kasten verbunden ist. Eine Drehung der Schrauben bewirkt, daß sich diese in Richtung der Spiegel bewegen, was wiederum eine Neigung der Spiegel zur Folge hat.

Die Justier-Schrauben sind am Ende zylindrisch spitz zulaufend. Dies soll einen möglichst gleichmäßigen Lauf der Spiegel ermöglichen.

Die Spiegel 2 und 3 sind an Platten befestigt, die wiederum mit Scharnieren (7) + (8) an dem Gehäuse verankert sind. Ein Spiegel hat eine vertikale Drehachse, der andere eine horizontale. Auf diese Weise können die beiden Bilder immer deckungsgleich gemacht werden.

An den Platten, an denen die Spiegel befestigt sind, befinden sich Gummibänder (9) + (10), die eine Kraft in Richtung der Justier-Schrauben ausüben, wodurch gewährleistet ist, daß sich die Spiegel beim Drehen der Schrauben auch immer mitdrehen. Die Gummibänder befinden sich an den Platten am anderen Ende der Scharniere.

Die Form des Geräts ergibt sich aus den Eck-Linien der Lichtstrahlen, die im Gerät gespiegelt werden.

Das Gerät hat zwei Öffnungen, eine große (11), aus der das Licht aus dem Monitor in das Gerät eindringt und zwei kleine, durch die das Bild getrennt aus dem Gerät austritt und in die Augen projiziert wird. Vor den Öffnungen befinden sich Glasplatten, die die Spiegel vor Verunreinigungen schützen sollen.

Das Gerät ist von innen schwarz angemalt, um störende Lichteinflüsse zu vermeiden.

Die Geräte-Wand, die mit dem Spiegel 1 verbunden ist, kann entfernt werden, so daß das Bild auch durch nur die Spiegel 2 und 3 zu empfangen ist (wenn der Monitor entsprechend steht). Das hat den auf der einen Seite den Nachteil, daß das Bild spiegelverkehrt ist, auf der anderen Seite ist der empfangene Bildausschnitt größer (Spiegelstellung: ca. 45° zu den Augen). Dieses ist sinnvoll bei großen Monitoren, da anderenfalls nur ein Bildausschnitt auf dem begrenzten Sichtfeld sichtbar wäre.

Patentieren lassen möcht ich mit die Idee, mit Hilfe des oben beschriebenen Spiegel-Systems am Computer ein dreidimensionales Bild zu erzeugen.

Die Brennpunkte sind bei diesem System die Punkte, an dem sich das gespiegelte Monitorbild hinter den Spiegeln schneidet. Befinden sie sich hinter den Augen, so kann das gesamte Monitorbild empfangen werden, befindet sich der Brennpunkt vor den Augen im Gerät, so kann nur ein Bildschirmausschnitt gesehen werden. Bei 14-Zoll-Monitoren befinden sich die Brennpunkte bei normaler Entfernung des Betrachters zum Bildschirm (ca. 1 m) mehrere Zentimeter hinter dem Gerät, bei großen 17-Zoll-Monitoren ist der Brennpunkt in das Gerät gewandert.

Komfortabler wird das Gerät, wenn man es zusätzlich mit einem Linsen- und Prismensystem ausstattet:
Mit Hilfe der 2.4-Linsen (L1 bis P4) wird das Bild und der Blickwinkel vergrößert. Mit den 2.2-Prismen (P1 und P2) läßt sich das Monitorbild um 90° drehen, d. h. das Bild erscheint nicht im Hochkant-, sondern im Querformat, wenn eins von zwei Prismen um 45° gedreht eingebaut wird (oder besser: durch eine einfache Hebelmechanik wird erreicht, daß sie sich drehen lassen).

Die Hypotenusen-Seite der zwei Prismen liegen zur Hälfte übereinander, gedreht wird P1 parallel zur Fläche der beiden Hypotenusen-Flächen an der Drehachse (D).

Anwendungsbereiche des Geräts

Das Gerät läßt sich benutzen, um bestimmte dreidimensionale Objekte und Handlungsabläufe so darzustellen, daß der Betrachter den Eindruck erhält, daß das berechnete Objekt entweder im Monitor versinkt oder aus ihm herausragt. Ein Problem bei komplizierten technischen Abbildungen ist in zweidimensionalen Darstellung, daß manchmal nicht mehr erkennbar ist, wo sich ein Teil der Darstellung im Raum genau befindet, was durch dieses Gerät gelöst ist. Die Darstellung naturwissenschaftlicher Probleme wie z. B. die Abbildung von dreidimensionalen Diagrammen, Molekülen im Raum, etc. wird anschaulicher.

Auf dem Spielesektor lassen sich bestimmt eine große Anzahl von interessanten Spielen entwickeln, die den Absatz auf dem Markt fördern würden. Ein Vorteil des Gerätes sind seine geringen Produktionskosten: Es besteht im wesentlichen im einfachsten Falle nur aus einer zweifach gebogenen Metallplatte als Grundgerüst, worauf sich ein aus Plastik gegossener Aufsatz zusammen mit der Mechanik befindet und 2-3 Spiegeln.

Die Verkaufskosten würden also bei serieller Produktion nur einen Teil der Kosten eines normalen Software-Produkts ausmachen, d. h. das Gerät ist für jeden finanziell erschwinglich, was dem Verkauf wahrscheinlich sehr dienlich ist.

Auf dem Markt vorhandene Cyber-Space-Brillen sind sehr teuer und haben obendrein den Nachteil, daß der Benutzer sie erst aufsetzen muß, wenn er eine Darstellung betrachten möchte, was wiederum unpraktisch ist. Das Gerät kann mit einem Handgriff vor das Blickfeld gezogen werden.

Teuer wird die Konstruktion, wenn zusätzlich das optische System aus Linsen und Prismen eingebaut wird, aber auch in diesem Falle liegen die Produktionskosten noch weit unter denen einer Cyber-Space-Brille.

Claims

1. Das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß es mit Hilfe von mindestens zwei Spiegeln ein dreidimensionales Monitorbild erzeugt. Das Spiegelsystem befindet sich in einem Gehäuse (bzw. auf einer Platte), in dem zwei Spiegel (in der Draufsicht) leicht geneigt (2°-8°) zueinander stehen, wodurch das Bild in zwei Hälften (für jedes Auge eins) aufgeteilt wird.

2. Komfortabler wird das Bild, wenn man das Gerät zusätzlich mit einem Linsen- und Prismensystem ausstattet: Das Gerät ist dann zusätzlich dadurch gekennzeichnet, daß es mit Hilfe der 2.4-Linsen das Bild und den Blickwinkel vergrößert. Mit den 2.2-Prismen läßt sich das Monitorbild um 90° drehen, d. h. das Bild erscheint nicht im Hochkant-, sondern im Querformat (wenn eins von zwei Prismen um 45° gedreht wird).