DE2134383C3 - Verfahren zur optischen Darstellung von dreidimensional verteilten Raumpunkten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur optischen Darstellung von dreidimensional verteilten Raumpunkten, bei dem die Raumpunkte von wenigstens einem in seiner Richtung und zusätzlich wenigstens hinsichtlich eines seiner weiteren Parameter Farbe, Amplitude und Fokussierung steuerbaren Lichtstrahls auf einem Projektionsschirm erzeugt werden, und bei dem dem Betrachter die Tiefendimension über die Steuerung wenigstens eines der weiteren Parameter vermittelt wird.

Durch die US-PS 3 003 146 ist eine Anordnung zur optischen Darstellung von dreidimensional verteilten Raumpunkten auf einer zweidimensionalen Fläche bekannt, bei der räumliche Information durch eine Amplitudenmodulation des Lichtstrahls und zusätzlich durch eine in Abhängigkeit bestimmter Raumsektoren unterschiedliche Farbgebung dargestellt wird. Der apparative Aufwand dieser Anordnung, bei der Mehrstrahl- Elektronenstrahlröhren zur Anwendung gelangen, ist relativ hoch, obgleich hiermit kein echter räumlicher Eindruck erzielt werden kann. Die Rauminformation wird lediglich über die Farbe und die Helligkeit übermittelt, so daß die Auswertung einer solchen optischen Darstellung von dreidimensional verteilten Raumpunkten ein intensiv geschultes Bedienungspersonal verlangt.

Weiterhin ist es durch die Literaturstelle NTZ, 1960, H. 12, S. 577 bis 579, bekannt, bei einer Elektronenstrahlröhre dadurch einen räumlichen Eindruck ihres Schirmbildes zu vermitteln, daß der in die Elektronenstrahlröhre eingebaute Schirm senkrecht zur Röhrenachse eine periodische Hin- und Herbewegung ausführt. Die Hubamplitude des Projektionsschirms kann aus baulichen Gründen nur in der Größenordnung von einem bis zwei Zentimeter gewählt werden, was den Effekt des räumlichen Eindrucks entsprechend gering sein läßt Auch ist der technische Aufwand für eine solche Elektronenstrahlröhre erheblich, wenn an ihre Betriebssicherheit höhere Anforderungen gestellt werden.

An sich könnte daran gedacht werden, ein dreidimensionales optisches Display mit Hilfe der Holografie zu verwirklichen. Wie sich jedoch zeigt, stößt dies auf außerordentliche Schwierigkeiten, da sich der elektronische Aufbau eines zeitvariablen Hologramms für diesen Zweck, wenn überhaupt, nur mit sehr hohem Aufwand herbeiführen läßt Durch die DT-OS 1 489 526 ist es auch bereits bekannt, zur räumlich dreidimensionalen Darstellung von Informationen einen Raumkörper aus einem fluoreszierenden Medium vorzusehen, in dem ein gewünschter darzustellender Raumpunkt durch den Schnittpunkt zweier im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufender Lichtstrahlen markiert wird. Beide Strahlen sind hinsichtlich Frequenz und Intensität so bemessen, daß das fluoreszente Material lediglich im Kreuzungspunkt über seine Anregungsschwelle zu einer Fluoreszenz angeregt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zur optischen Darstellung von dreidimensional verteilten Raumpunkten anzugeben, das bei Gewährleistung eines ausgezeichneten räumlichen Eindrucks der Darstellung für den Beobachter mit einem Minimum an technischem Aufwand auskommt

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß bei einer räumlichen Tiefenbewegung des Projektionsschirms dem Betrachter die Tiefendimension durch eine mit der Bewegung des Projektionsschirms in der Phase synchronisierten Färb- und/oder Amplitudenmodulation des Lichtstrahls eines Lasers vermittelt wird und daß hierbei die Lichtstrahlablenkung für eine gegen die Periode der räumlichen Tiefenbewegung des Projektionsschirms kleine Raumbild-Aufzeichnungsperiode bemessen ist

Durch die Anwendung eines modulierten Laserstrahls ist es auf einfache Weise möglich, einen in der Tiefenrichtung sich bewegenden Projektionsschirm zu verwenden, der, da er nicht im Vakuum angeordnet sein muß. in der Größe seines Hubs nicht eingeengt ist Außerdem wird durch die Modulation des Lichtstrahls in Abhängigkeit der Tiefenbewegung des Schirms der räumliche Eindruck besonders gefördert

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Tiefendimension im Zusammenhang mit der räumlichen Tiefenbewegung des Projektionsschirms zusätzlich über Fokalebenen-Modulation des Lichtstrahls vermittelt.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 eine Anordnung mit feststehendem Projektionsschirm,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung,

F i g. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 bedeutet 1 der Projektionsschirm mit den Koordinaten χ und y, 2 eine Lichtablenk- und Modulationseinrichtung mit Steuereingängen für die Zuführung der Lichtablenksignale in der x- und in der y-Richtung und des Amplitudenmodulationssignals AM. Der Lichtstrahl 4 wird von einem farbselektiven Laser 3 erzeugt, der ebenfalls einen Steuereingang für die Zuführung des Farbmodulationssignals FaM aufweist. Beispielsweise ist der farbselektive Laser 3 zur wahlweisen Erzeugung eines blauen.

eines gelben und eines roten Lichtstrahls ausgelegt 1st die Farbe Blau für den Hintergrund, die Farbe Gelb für den Mittelgrund und die Farbe Rot für den Vordergrund der auf dem Projektionsschirm 1 zur Darstellung zu bringenden dreidimensional verteilten Raumpunkte vorgesehen, so erscheinen die Ra »mpunkte in Abhängigkeit ihrer x- und y-Koordinaten je nach Lage ihrer räumlichen Tiefe in blauer, gelber oder roter Farbe auf dem Projektionsschirm. Mit Hilfe des Amplitiidenmodulationssignals AM läßt sich die Angabe der Tiefendimension weiter verfeinern. Zweckmäßig nimmt die Amplitude mit abnehmender Raumtiefe, bezogen auf die Farbzone, zu.

Bei dem in F i g. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel wird von einem in der Raumtiefe sich periodisch hin- und herbewegenden Projektionsschirm Γ Gebrauch gemacht Der Bewegungsraum ist durch unterbrochene Linien in seinen Grenzen angegeben. Die Einrichtungen für die Lichtstrahlerzeugung, die Lichtstrahlablenkung und Modulation entsprechen denen nach F i g. 1. Mit Hilfe der räumlichen Tiefenbewegung des Projektionsschirms 1' ist es möglich, die Information der Raumtiefe dem Betrachter besonders anschaulich vor Augen zu führen. In diesem Zusammenhang ist es von Bedeutung, daß die für die Tiefendimension wesentlichen Steuersignale, nämlich das Farbmodulationssignal FaM und das Amplitudenmodulationssignal AM im Sinne der nunmehr echt räumlichen Darstellung der dreidimensional verteilten Raumpunkte mit der Bewegung des Projektionsschirms phasensynchronisiert sind.

Bei dem in F i g. 3 schematisch dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel, das ebenfalls von einem bewegten Projektionsschirm Γ Gebrauch macht, ist eine solche Phasensynchronisation nichl erforderlich. Der von einem gegebenenfalls farbselektiven Laser 3 erzeugte Lichtstrahl wird hier über die Fokussiereinrichtung 5, eine steuerbare Optik, und die Lichtablenkeinrichtung 2' für die x- und y- Richtung im Bewegungsraum des Projektionsschirms 1' fokussiert Der fokussierte Lichtstrahl ist mit 4' bezeichnet. Die Fokussiereinrichtung 5 hat einen Steuereingang für die Zuführung des Fokalebenen-Modulationssignals FoM, das hierbei die Information über die Tiefendimension der darzustellenden dreidimensional verteilten Raumpunkte enthält Wie F i g. 3 erkennen läßt, sind in unterbrochener Linie zwei weitere fokussierte Lichtstrahlen 4" dargestellt, von denen der eine oberhalb der Raumstellung des Projektionsschirms Γ und der andere in der Ebene des Projektionsschirms Γ fokussiert. Die Periode, in der die Lichtstrahlablenk- und Fokussiereinrichtung innerhalb des Bewegungsraumes des Projektionsschirms V ein vollständiges Raumbild der dreidimensional verteilten Raumpunkte aufzeichnet, ist klein, vorzugsweise sehr klein, gegen die Periode einer Hin- und Herbewegung des Projektionsschirms Γ bemessen. Somit werden auf dem Projektionsschirm 1' in Abhängigkeit seiner Bewegungsstellung nur diejenigen Raumpunkte scharf abgebildet, deren Raumlage mit der augenblicklichen Bewegungsstellung des Projektionsschirms übereinstimmt. Auch hier können die einzelnen Raumpunkte in Abhängigkeit ihrer Raumzonenlage mit Hilfe des den farbselektiven Laser 3 steuernden Farbmodulationssignals in unterschiedlicher Farbe dargestellt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur optischen Darstellung von dreidimensional verteilten Raumpunkten, bei dem die Raumpunkte von wenigstens einem in seiner Richtung und zusätzlich wenigstens hinsichtlich eines seiner weiteren Parameter Farbe, Amplitude und Fokussierung steuerbaren Lichtstrahls auf einem Projektionsschirm erzeugt werden, und bei dem dem Betrachter die Tiefendimension über die Steuerung wenigstens eines der weiteren Parameter vermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer räumlichen Tiefenbewegung des Projektionsschirms [V) dem Betrachter die Tiefendi- mensicn durch eine mit der Bewegung des Projektionsschirms in der Phase sjnchronisiertcn Farbund'oder Amplitudenmodulation des Lichtstrahls eines Lasers (4) vermittelt wird und daß hierbei die Lichtstrahlablenkung für eine gegen die Periode der räumlichen Tiefenbewegung des Projektionsschirms kleine Raumbild-Aufzeichnungsperiode bemessen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefendimension im Zusammen- hang mit der räumlichen Tiefenbewegung zusätzlich über eine Fokalebenen-Modulation des Lichtstrahls (4', 4") vermittelt wird.