DE2830115A1 - Vorrichtung zur erzielung dreidimensional erscheinender bilder - Google Patents
Vorrichtung zur erzielung dreidimensional erscheinender bilderInfo
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Description
-A-
PATENTANWÄLTE IN STUTTGART
A 42 944 b Anmelder: Bolt Beranek & Newman Inc.
u - 163 Cambridge, Mass. 02138
3.JuIi 1978 USA
Beschreibung
Vorrichtung zur Erzielung dreidimensional erscheinender Bilder
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzielung dreidimensional
erscheinender Bilder mit einem oszillierenden Spiegelelement und einem synchron mit der Spiegelfrequenz
ebene Bilder erzeugenden und derart auf das Spiegelelement werfenden Bildgenerator, dass die Bilder durch das Spiegelelement
betrachtet entsprechend der variierenden Brennweite des Spiegelelements räumlich hintereinander erscheinen.
Bei derartigen Vorrichtungen ist bereits vorgeschlagen worden, als Spiegelelement eine reflektierende Membran zu verwenden.
Diese Membranen erzeugen eine ausnützbare Krümmung infolge ihrer Spannung, die dem beispielsweise mittels eines Lautsprechers
erzeugten, auf die Membran einwirkenden Druck entgegenwirkt. Ein solches System ist in dem US-Patent 3 493
(Traub) beschrieben und auch in dem vom Mai 1968 stammenden "Mitre Corporation report M68-4" unter dem Titel " A New
3-Dimensional Display Technique" dargestellt.
Diese Membranspiegel führen jedoch zu einer Reihe von Schwierigkeiten.
Um einen flackerfreien Bildeindruck zu erhalten, muss der Spiegel mit einer Frequenz von mindestens 30 Hz betrieben
werden. Diese Frequenzen liegen im Hörbereich und auch
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im Fühlbereich.. Die Grosse der Membranen wird daher begrenzt
durch die von den Spiegeln abgegebene akustische Energie. Der neben einer grossen, schwingenden Membran aufgebaute Schalldruck
kann mit anderen Worten für eine Person, die zur Betrachtung eines Bildes in dem Spiegel dicht vor diesem sitzt,
unerträglich werden. Wenn ein Membranspiegel vergrössert wird, dann nimmt seine Eigenfrequenz ab. Wenn man also eine solche
Membran bei einer Frequenz schwingen lässt, die ein flackerfreies Bild erzeugt, dann besteht die Gefahr der Anregung
höherer Schwingungsmoden. Dies ist jedoch akustisch unerwünscht und führt ausserdem zu deutlichen Verzerrungen der Bilder.
Eine weitere Schwierigkeit bei solchen Membranspiegeln liegt darin, dass die Form und die Verformung des Spiegels sehr
empfindlich auf die spektrale Reinheit der Antriebswellenform und jegliche Verzerrungen in diesem Signal reagiert. Wenn also
das einem Lautsprecher zugeführte Signal verzerrt ist oder wenn der Lautsprecher selbst bei der Kopplung zwischen Lautsprecher
und Membran Verzerrungen erzeugt, dann führt dies zu Störungen bei der räumlichen Anordnung der Bildelemente. So ist
es bei Membranspiegeln nicht möglich gewesen, die Bewegung des Membranspiegels in beiden Richtungen auszunützen, da das Geschwindigkeitsprofil
in einer Richtung nicht genau komplementär dem Geschwindigkeitsprofil in der anderen Richtung ist. Während
die Abweichung von der sinusförmigen Bewegung noch akzeptiert werden kann, wenn das Bild bei der Bewegung nur in einer
Richtung erzeugt wird, würde die Verschiebung der Bildkomponenten, die im Idealfall in beiden Halbwellen genau in derselben
Bildebene erscheinen, die gesamte Vorrichtung unbrauchbar machen.
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Ein weiteres Problem liegt darin, dass diese Membranen, die typischerweise als metallbeschichtete Plastikfolien ausgebildet
sind, sehr schwer ohne Beschädigung zu reinigen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile bekannter, Membranspiegel verwendender Vorrichtungen zu vermeiden
und eine Vorrichtung zu schaffen, die grosse, verzerrungsfreie, in beiden Schwingungshalbwellen erzeugbare Bilder liefert.
Ausserdem soll die akustische Abstrahlung so. gering wie möglich sein.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass .das Spiegelelement
eine reflektierende, steife und biegeelastische Platte ist, dass mit dem Rand der Platte längs desselben verteilt ein
Gewicht befestigt ist, welches grosser ist als das Gewicht der Platte selbst, dass eine Halterung vorgesehen ist, welche die
Platte längs einer kreisförmigen, konzentrisch zum Rand und deutlich nach innen versetzt verlaufenden Linie elastisch und
nachgiebig unterstützt, und dass ein Schwingungsantrieb für die Platte vorgesehen ist, durch den die Platte derart in
Schwingung versetzbar ist, dass der Plattenrand und der mittlere Plattenbereich ausser Phase schwingen.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gewicht eine Anzahl von segmentförmigen Einzelgewichten umfasst, das Gewicht kann aber
auch ein nachgiebig mit dem Plattenrand verbundener, steifar
Ring sein.
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Der Schwingungsantrieb, der ein Lautsprecher sein kann, treibt
die Platte mit deren Grundresonanzfrequenz an.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halterung ein flexibler Ring ist, der
vorzugsweise die Querschnittsform einer Sanduhr hat.
Günstig ist es, wenn die Platte aus einem Acrylkunststoff besteht.
Die Schwingung des mittleren Bereichs der Platte und des Randes erfolgen in Gegenphase.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung der Bestandteile des erfindungsgemässen
Abbildungssystems;
Fig. 2 eine Schnittansicht einer reflektierenden Platte mit variabler Brennweite, wie sie in dem erfindungsgemässen
Abbildungssystem verwendet wird;
Fig. 3 eine Draufsicht auf die reflektierende Platte der Fig. 2, bei der man die Segmentform der Randgewichte
erkennt;
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Pig. 4 eine Teilschnittansicht ähnlich der der Fig. 2, welche die Schwingungsmoden der Platte mit variabler
Brennweite zeigt?
Fig. 5 eine Schnittansicht ähnlich Fig. 4 mit einer anderen Form einer Randbelastung und
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Anordnung der elektrischen Teile, die im Rahmen der Erfindung
Anwendung finden.
Im folgenden bezeichnen gleiche Bezugszeichen in allen Figuren die gleichen Teile.
In Fig. 1 ist eine bevorzugte Anordnung eines AbbildungssySternes
dargestellt, in welcher ein Beobachter 11 an einer Steuerkonsole
13 sitzt und einen Kathodenstrahlschirm 15 über einen
oszillierenden Spiegel 17 beobachtet, der gemäss der vorliegenden
Erfindung aufgebaut ist. Dem Fachmann ist geläufig, dass der Kathodenstrahlschirm 15 eine Einrichtung zur Erzeugung
aufeinanderfolgender Bildkomponenten in einer Ebene ist. Da die aufeinanderfolgenden Bildbestandteile trotz ihrer Erzeugung
in einer Ebene schliesslich für den Beobachter 11 im Raum
nebeneinander angeordnet sind, verwendet man vorzugsweise einen Kathodenstrahlschirm mit einer sehr kurzen Nachleuchtdauer.
Dadurch werden Streifenbildungen verringert, die sich aufgrund von Licht ergeben, das nach dem tatsächlichen Schreiben
der bestimmten Bildkomponente ausgesandt wird.
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Der Spiegel 17 ist erfindungsgemäss als Platte ausgebildet,
die im Vergleich zu den bekannten gespannten Membranspiegeln eine erhebliche Steifigkeit und Elastizität auf v/eist. In Fig.
trägt diese Platte das Bezugszeichen 21. Vorzugsweise ist diese Platte als auf der Vorderseite versilberte Acrylplatte
ausgebildet. Die Platte 21 kann dadurch hergestellt werden, dass die Vorderseite einer kommerziell erhältlichen Acrylplatte
versilbert wird. Anschliessend wird diese Platte mit der Spiegelfläche nach unten in eine Vakuumspannvorrichtung gebracht
und an der Rückseite geschliffen, bis eine gleichförmige Dicke erreicht ist. Wie noch ausführlich erläutert wird, ergibt
eine gleichförmige Stärke der Platte eine optisch nützliche Krümmung derselben, wenn bei dem erfindungsgemässen
Betrieb der Rand der Platte mit Gewichten belastet wird. Jedoch kann auch eine radiale Variation der Plattenstärke verwendet
werden, um die Steifigkeitseigenschaften der Platte zu ändern
und damit die Fokussiereigenschaften des Spiegels zu verbessern.
Die Platte ist nicht wie bekannte Membranspiegel längs ihres Randes gehalten, sondern längs einer konzentrischen, kreisförmigen
Linie, die beträchtlich innerhalb des Plattenrandes liegt. Die in der Zeichnung dargestellte Unterstützung ist
ein flexibler Ring 23 aus Buna-N-Gummi, der einerseits an der Platte 21 und andererseits an einem massiven Stützring 25 aus
Metall befestigt, beispielsweise verklebt, ist. Ein geeignetes Klebmittel ist eine Mischung aus Epoxyä- und Polyamidharzen,
z.B. das Harz, das von der Firma Devcon Company unter dem Warenzeichen 2-TON vertrieben wird. Vorzugsweise weist der
Ring 23 die Form einer*Sanduhr auf, wie dies aus der Zeichnung
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ersichtlich ist, um eine hohe Nachgiebigkeit einerseits und eine grosse, an den Kanten nicht maximal belastete Klebefläche
andererseits zu vereinigen. Beide Eigenschaften sind zur Aufnahme der oszillierenden Schwingungen der Platte 21 wünschenswert
.
Längs des Randes der Platte 21 sind Gewichte 29 angebracht. Die Masse dieser Gewichte ist grosser als die der Platte selbst,
so dass diese Gewichte die Form der Platte 21 stark beeinflussen, wenn diese schwingt. Der wesentliche Effekt dieser Zusatzgewichte
am Rand ist die Ausbildung einer optisch wünschenswerten Krümmung über den gesamten Durchmesser der Platte. Die
natürliche Durchbiegung einer flachen Platte ohne Randgewichte führt zu einer Vertiefung, so dass diese Platte nur im mittleren
Plattenbereich ausgenützt werden kann. Man kann einen kontinuierlichen Gewichtsring verwenden, jedoch sind die Gewichte vorzugsweise
diskontinuierlich längs des Plattenrandes verteilt, so dass die Gewichte in jeder Winkelposition unabhängig voneinander
sind. In dem in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Gewichte
aus einer Vielzahl von Segmenten aus Metall oder aus Plastik bestehen. Jedes dieser segmentförmigen Gewichte 29 weist eine
Nut auf, in die der Rand der Platte dicht eingreift. In diesem Bereich sind die Gewichte mit dem Plattenrand verklebt. Die
einzelnen Gewichtssegmente sind so klein ausgeführt, dass lokale
ünstetigkeit kleingehalten werden, während sie so gross sind, dass man sie gut handhaben und am Plattenrand befestigen kann.
In einem Ausführungsbeispiel hat die Platte einen Durchmesser von 40,64 cm (16 ZolD'und eine Stärke von 0,305 cm (0,12 Zoll).
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Für diese Platte wurden 50 Gewichte verwendet, von denen jedes
21 Gramm wog und etwa 2,54 cm (1 Zoll) breit war. Zwischen benachbarten Segmenten wurde ein Spalt mit einer Breite von
0,051 cm (0,02 Zoll) gelassen.
Ein Vorteil bei der Verwendung von Gewxchtsegmenten ist die Fähigkeit jedes Segmentes um eine tangential zum Plattenrand
verlaufende Achse zu schwingen. Da die Gewichtssegmente jedoch fest mit der Plattenkante verklebt sind, führt die Fähigkeit
jedes einzelnen Gewichtes, eine eigene Pendelbewegung auszuführen, zu einem Abbiegen des benachbarten Plattenbereiches.
Dieses Schwingen ist in Fig. 4 dargestellt, wobei das Ausmass der sich dabei ergebenden Plattenbiegung stark übertrieben ist.
In Fig. 5 ist eine weitere Möglichkeit der Anbringung von Gewichten an der Platte dargestellt, nämlich in Form eines
festen Ringes 37. Auch hier ist die Plattenkrümmung übertrieben dargestellt. Da sich der feste Ring 37 nicht mit der Platte
verdreht, ist die Bewegung dieses Rings im wesentlichen eine reine Translation im Gegensatz zu der Drehschwingung der in
Fig. 4 dargestellten Gewichte 29. Der Ring 37 ist an der Platte 21 mittels zweier nachgiebiger Ringe 38 und 39 befestigt, die
beide im wesentlichen gleich aufgebaut sind wie der Ring 23, der die Platte 21 am Stützring 25 hält.
Bei den bekannten Membranspiegeln wurden Lautsprecher verwandt,
um die Schwingungsenergie auf den Spiegel mit der variablen Brennweite zu übertragen. In Fig. 2 ist ein solcher Lautsprecher
30 dargestellt, der mit dem Stützring 25 verschraubt ist. Man
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erkennt, dass der Lautsprecher mit dem Mittelbereich der Platte 21 akustisch gekoppelt ist.
Sowohl bei den bekannten Membranspiegeln als auch bei dem vorliegenden
Plattenspiegel ist der Lautsprecher über die Luft an den schwingenden Spiegel angekoppelt. Bei den Membranspiegeln
wird die Frequenz der Spiegelschwingung allein durch die Lautsprecherfrequenz bestimmt, da die Antriebsfrequenz deutlich
unterhalb der Resonanzfrequenz der gespannten Membran liegen muss, um unerwünschte höhere Schwingungsmoden zu vermeiden.
Bei dem Plattenspiegelsystem jedoch wird die Frequenz der Spiegelschwingung durch die mechanische Resonanzfrequenz der
steifen· Platte mit ihrer Randbelastung bestimmt. Die Ausbildung der Platte, ihre Steifigkeit, ihre Randbelastung, ihr Durchmesser
und ihre Lagerung müssen also so gewählt werden, dass die Resonanzfrequenz der gewünschten Schwingungsfrequenz entspricht,
die typischerweise bei 30 Hz liegt. Kleinere Abweichungen dieser erwünschten Schwingung von 30 Hz können leicht
durch die elektronischen Betriebsmittel erreicht werden, so kann beispielsweise eine Platte mit einer Grundresonanz von
31 Hz mit 31 Hz angetrieben werden, wobei dann auch der Kathodenstrahlschirm
Bildkomponenten mit einer Frequenz von 31 Hz erzeugt, so dass zwischen dem Schirm und dem schwingenden
Plattenspiegel eine Frequenz- und eine Phasensynchronisierung besteht.
Der Schwingungsmode, in dem das Plattensystem mit seiner Randbelastung
arbeitet, ist derart, dass die Bewegung des Randes und die Bewegung des mittleren Bereiches der Platte 21 ausser
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Phase sind, so dass sich innerhalb des Plattenrandes eine ringförmige
Knotenlinie ausbildet. Die Anordnung der Plattenhalterung ist so gewählt, dass sich eine optimale Krümmungsverteilung
über die Spiegelfläche ergibt, optimal im Hinblick auf die gewünschten optischen Eigenschaften. Es hat sich dabei herausgestellt,
dass der Durchmesser des Stützringes vorzugsweise etwa 80% des Plattendurchmessers betragen sollte.
Der Betrieb in dem Hauptresonanzmode zwingt der Platte ein rein sinusförmiges Verhalten auf, ausserdem benötigt man zu diesem
Betrieb wenig Energie. Beides trägt zur Minderung der Lautstärke bei. Das sinusförmige Verhalten wird durch harmonische
Überlagerungen in der Antriebswellenform und durch ungenügende Nachgiebigkeit des Gummiringes gestört, jedoch kann man diese
Einflüsse auf ein unbedeutendes Ausmass zurückdrängen, wenn man die Ursache der Störungen ausreichend berücksichtigt.
Einen Plattenspiegel der beschriebenen Art kann man fast in allen Grossen herstellen, wobei die praktische obere Grenze
durch den erträglichen Schalldruck bei einer Frequenz von 30 Hz gegeben wird. Natürlich bestimmt auch die Grosse der
ebenen Bilder die Grosse des Spiegels, deren nebeneinanderliegenden
Reflexionen das dreidimensionale Bild ergeben. Diese Variationsmöglichkeit der Spiegelgrösse ist bei bekannten
Membranspiegeln nicht gegeben, bei denen die praktische Obergrenze der Grosse durch die Anregung von höheren Schwingungsmoden gegeben ist. Bei den Membranen kann man gegen das Auftreten
höherer Schwingungsmoden nur die Membranspannung und die Antriebsleistung erhöhen.
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Die Methode zur Erzeugung der sequentiellen Bildkomponenten auf dem Kathodenstrahlschirm 15, die dann durch die sich
variierende Brennweite des Spiegels 17 im Raum getrennt erscheinen, ist im wesentlichen ähnlich wie bei den bekannten
Membranspiegelsystemen. Wie in Fig. 6 dargestellt, verarbeitet ein Computer 61 Daten, die er von einer Datenquelle erhält,
beispielsweise einem Plattenspeicher oder einem digitalen Bandspeicher 63, so, dass man orthogonale Koordinaten (x,y,z)
erhält, die die Positionierung jedes Bildelementes zusammen mit der Helligkeitsinformation für jedes Bildelement ergeben.
Diese Bildelemente werden von Fachleuten als "Pixels" bezeichnet. Die auf diese Weise aufbereiteten Daten werden vorzugsweise
in einem RAM-Speicher (random access memory) 65 in einem geordneten Array gespeichert, so dass sie der Versorgungsschaltung
67 des Kathodenstrahlschirmes in der erforderlichen Reihenfolge zugeführt werden können. Vorzugsweise
umfasst die Versorgungsschaltung 67 eine Geometriekorrektur, um die anomale Perspektive zu kompensieren, die durch die
Änderung der Brennweite des Spiegels hervorgerufen wird, wie dies von Traub beschrieben wird. Diese Korrektur kann jedoch
auch durch das Computerprogramm erfolgen.
Damit die Versorgungsschaltung 67 die aufbereiteten Daten mit
einer Rate zugeführt erhält, die die Darstellung der erforderlichen Anzahl von "Pixels" während jeder Schwingungsperiode
des Spiegels ermöglicht, werden die Daten der Versorgungsschaltung 67 vorzugsweise über einen Direktspeicherzugriffskanal
(DMA-Kanal) zugeführt. Eine Steuerschaltung 69 für diesen Kanal steuert den Zugriff des Computers 61 und der Versorgungsschaltung 67 zum Speicher 65.
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Wie ebenfalls für den Fachmann verständlich ist, umfasst die Versorgungsschaltung 67 typischerweise zwei Hochgeschwindigkeits-Digital-Analog-Converter,
welche die x- und y-Kanäle des Kathodenstrahlschirmes in Abhängigkeit von den digitalen
steuern. Daten, die die x- und y-Werte des "Pixels" angeben,\Weiterhin
umfasst die Versorgungsschaltung 67 einen Digital-Analog-Converter für die Helligkeit und eine Folgeschaltung zum Abrufen
der den verschiedenen z-Ebenen entsprechenden Daten in Abhängigkeit von den Phasen der sinusförmigen Spiegelschwingung.
Das beschriebene Computersystem hat sich bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung als günstig herausgestellt,
jedoch können hierfür auch andere Systeme verwendet werden, wie dies für den Fachmann ersichtlich ist.
Es wurde bereits gesagt, dass der erfindungsgemässe Spiegel
mit seiner Hauptresonanzfrequenz betrieben werden soll. Zu diesem Zweck sind ein geeigneter Oszillator 71 und ein Kraftverstärker
73 dem Lautsprecher 30 zugeordnet. In der in Fig. dargestellten Ausführungsform werden dem Oszillator 71 von der
Versorgungsschaltung 67 Synchronisationssignale zugeführt, so dass die Schwingungen des Spiegels synchron mit der Folge der
erzeugten Bildelemente verläuft. Der Lautsprecher könnte jedoch auch durch einen freilaufenden Oszillator versorgt werden, der
bei seiner Resonanzfrequenz arbeitet, und Synchronisierungssignale
können in der umgekehrten Richtung abgegeben werden, so dass die mechanische Bewegung des Spiegels die sequentielle
Erzeugung der Bildelemente dadurch steuert, dass die Folge des direkten Zugriffes zu den gespeicherten Daten getriggert wird.
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Ein Vorteil der Verwendung eines plattenförmigen Spiegels ist darin zu sehen, dass während beider Halbwellen der Spiegelschwingung
Bilder erzeugt werden können. Das ergibt sich aus der Steifigkeit der Platte und den Schwingungseigenschaften
der Platten-Gewichts-Kombination, deren Schwingungsbewegung fast sinusförmig verläuft. Bildelemente, die in komplementären
Phasen der Schwingungsbewegung erzeugt werden, erscheinen daher in derselben Bildebene. Für eine vorgegebene Spiegelschwingung
können also doppelt soviele Bildelemente oder "Pixels" zur Erzeugung des Bildes verwendet werden wie bei einem Membranspiegel,
bei welchem nur die Bewegung in einer Richtung ausnützbar ist. Natürlich wird dadurch die Verwendungsmöglichkeit
der Vorrichtung bei der Darstellung von beliebig komplizierten Bildern erheblich erhöht.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemässen
Spiegels liegt darin, dass der Schalldruck wesentlich geringer ist als der eines Membranspiegels gleicher Grosse. Da die
flexible Unterstützung des Spiegels in einem Bereich erfolgt, der vom Rand nach innen versetzt ist, und da der Rand und der
zentrale Bereich der Platte Bewegungen in entgegengesetzter axialer Richtung durchführen, schwingt der Spiegel als Quadropol
und nicht als Dipol. Die Abstrahlungseffizienz ist dadurch erheblich reduziert, insbesondere bei den verwendeten Frequenzen
von beispielsweise 30 Hz, bei welchen die akustischen Wellenlängen wesentlich langer sind als die Abmessungen des
Abbildungssystemes. Im wesentlichen wird also der hohe Druck,der sich im Bereich des sich nach vorne bewegenden Mittelteils der
Platte aufbaut, in einen Bereich mit niedrigen, durch die umgekehrte Bewegung des Randes erzeugten Druck geführt und nicht
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in die Umgebung abgestrahlt. Ein Beobachter kann sich daher wesentlich dichter an den schwingenden Spiegel setzen, ohne
dass er aufgrund des hohen Schalldruckes gestört wird. Auf diese Weise kann man sonst notwendige akustische Barrieren
weglassen. Ein weiterer Vorteil der Plattenkonstruktion selbst
liegt darin, dass der Spiegel relativ leicht gereinigt werden kann, wobei man nur genauso vorsichtig zu Werke zu gehen hat,
wie bei der Reinigung von normalen Spiegeln.
Die beschriebenen Ausführungsformen stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele
dar, durch sie soll jedoch keine Beschränkung des Erfindungsgedankens erfolgen. Es sind eine Reihe von
Abwandlungen denkbar, die ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen.
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Claims (1)
- DR.-ING. DIPL.-1NG. M-St. DIPl PHvp. DR. DIPL.-PHYS.HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKERPATENTANWÄLTE IN STUTTGARTA 42 944 b Anmelder: Bolt Beranek & Newman Inc.u - 163. Cambridge, Mass. 021383.JuIi 1978 USAPatentansprüche :1. Vorrichtung zur Erzielung dreidimensional erscheinender Bilder mit einem oszillierenden Spiegelelement und einem synchron mit der Spiegelfrequenz ebene Bilder erzeugenden und derart auf das Spiegelelement werfenden Bildgenerator, dass die Bilder durch das Spiegelelement betrachtet entsprechend der variierenden Brennweite des Spiegelelements räumlich hintereinander erscheinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiegelelement eine reflektierende, steife und biegeelastische Platte (21) ist, dass mit dem Rand der Platte (21) längs desselben verteilt ein Gewicht (29,37) befestigt ist, welches grosser ist als das Gewicht der Platte (21) selbst, dass eine Halterung (23,25) vorgesehen ist, welche die Platte (21) längs einer kreisförmigen, konzentrisch zum Rand und deutlich nach innen versetzt verlaufenden Linie elastisch und nachgiebig unterstützt, und dass ein Schwingungsantrieb (30) für die Platte (21) vorgesehen ist, durch den die Platte (21) derart in Schwingung versetzbar ist, dass der Plattenrand und der mittlere Plattenbereich ausser Phase schwingen.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht eine Anzahl von segmentförmigen Einzelgewichten (29) umfasst.809884/0061
ORIGINAL INSPECTEDA 42 944 b3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht ein nachgiebig mit dem Plattenrand verbundener, steifer Ring (37) ist.4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildgenerator einen Kathodenstrahlschirm (15) umfasst.5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (30) im mittleren Plattenbereich angreift.6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsantrieb (30) die Platte (21) mit deren Grundresonanzfrequenz antreibt.7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Lautsprecher (30) umfasst, der akustisch mit dem mittleren Plattenbereich gekoppelt ist.8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung ein flexibler Ring (23) ist.9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Ring die QuerSchnittsform einer Sanduhr hat.809884/0961A 42 944 b3.JuIi 1978 - 3 - 2830110. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der kreisförmigen Linie etwa 80% des Plattenradius beträgt.11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (21) aus einem Acrylkunststoff besteht.12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (21) auf einer Seite reflektierend ausgebildet ist und die Halterung (23,25) auf der gegenüberliegenden Plattenseite angreift.809884/09St
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US05/814,711 US4130832A (en) | 1977-07-11 | 1977-07-11 | Three-dimensional display |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2830115A1 true DE2830115A1 (de) | 1979-01-25 |
DE2830115C2 DE2830115C2 (de) | 1987-09-17 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782830115 Granted DE2830115A1 (de) | 1977-07-11 | 1978-07-08 | Vorrichtung zur erzielung dreidimensional erscheinender bilder |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4130832A (de) |
JP (1) | JPS5445155A (de) |
CA (1) | CA1087769A (de) |
DE (1) | DE2830115A1 (de) |
GB (1) | GB2000880B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1984004193A1 (en) * | 1983-04-13 | 1984-10-25 | Bruker Medizintech | Apparatus for producing complete tridimensional representations of an object in the space |
DE3441745A1 (de) * | 1984-11-15 | 1986-05-22 | Jos. Schneider Optische Werke Kreuznach GmbH & Co KG, 6550 Bad Kreuznach | Raumbild-sichtgeraet |
EP0418583A2 (de) * | 1989-09-19 | 1991-03-27 | Texas Instruments Incorporated | Dreidimensionale Echtzeitdarstellung |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4309074A (en) * | 1977-11-28 | 1982-01-05 | Granieri Jr Michael S | Novel viewing screen |
US4462044A (en) * | 1982-07-23 | 1984-07-24 | Spacegraph, Ltd. | Timing system for a three dimensional vibrating mirror display |
US4607255A (en) * | 1983-08-19 | 1986-08-19 | University Of North Carolina At Chapel Hill | Three dimensional display using a varifocal mirror |
US4669812A (en) * | 1983-09-12 | 1987-06-02 | Hoebing John L | Method and apparatus for 3-D image synthesis |
US4834512A (en) * | 1984-12-21 | 1989-05-30 | Hughes Aircraft Company | Three-dimensional display |
US4692878A (en) * | 1985-03-29 | 1987-09-08 | Ampower Technologies, Inc. | Three-dimensional spatial image system |
US4639081A (en) * | 1985-08-15 | 1987-01-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gimballed three-dimensional display system |
US4799103A (en) * | 1986-10-10 | 1989-01-17 | Seton Health Care Foundation | Three-dimensional laser driven display apparatus |
US4809065A (en) * | 1986-12-01 | 1989-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Interactive system and related method for displaying data to produce a three-dimensional image of an object |
US4747665A (en) * | 1987-04-09 | 1988-05-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for displaying three-dimensional images using composite driving waveforms |
US5082350A (en) * | 1987-10-07 | 1992-01-21 | Texas Instruments Incorporated | Real time three dimensional display system for displaying images in three dimensions which are projected onto a screen in two dimensions |
US4896150A (en) * | 1988-04-18 | 1990-01-23 | Brotz Gregory R | Three-dimensional imaging system |
US4922336A (en) * | 1989-09-11 | 1990-05-01 | Eastman Kodak Company | Three dimensional display system |
US5208501A (en) * | 1990-08-06 | 1993-05-04 | Texas Instruments Incorporated | Rim driven stepper motor and method of operation RIM driven |
US5220452A (en) * | 1990-08-06 | 1993-06-15 | Texas Instruments Incorporated | Volume display optical system and method |
ES2077805T3 (es) * | 1990-08-06 | 1995-12-01 | Texas Instruments Inc | Un sistema y metodo para sostener y hacer girar una pantalla. |
US5231538A (en) * | 1991-08-07 | 1993-07-27 | Texas Instruments Incorporated | Volume display optical system and method |
US5148310A (en) * | 1990-08-30 | 1992-09-15 | Batchko Robert G | Rotating flat screen fully addressable volume display system |
US6195069B1 (en) * | 1993-11-18 | 2001-02-27 | Pinecone Imaging Corporation | Method and apparatus for 3-dimensional motion picture display |
US5963247A (en) * | 1994-05-31 | 1999-10-05 | Banitt; Shmuel | Visual display systems and a system for producing recordings for visualization thereon and methods therefor |
GB9523422D0 (en) * | 1995-11-15 | 1996-01-17 | Univ Strathclyde | Imaging system |
US6064423A (en) * | 1998-02-12 | 2000-05-16 | Geng; Zheng Jason | Method and apparatus for high resolution three dimensional display |
AU2002232910A1 (en) * | 2000-10-20 | 2002-04-29 | Robert Batchko | Combinatorial optical processor |
US7072086B2 (en) * | 2001-10-19 | 2006-07-04 | Batchko Robert G | Digital focus lens system |
WO2002054347A2 (en) * | 2001-01-08 | 2002-07-11 | Stefaan De Schrijver, Incorporated | Systems for generating three dimensional views of two dimensional renderings |
US7286993B2 (en) | 2002-01-31 | 2007-10-23 | Product Discovery, Inc. | Holographic speech translation system and method |
US7486341B2 (en) * | 2005-11-03 | 2009-02-03 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Head mounted display with eye accommodation having 3-D image producing system consisting of, for each eye, one single planar display screen, one single planar tunable focus LC micro-lens array, one single planar black mask and bias lens |
AU2015358963A1 (en) * | 2014-12-08 | 2017-07-13 | Voxon, Co | Volumetric 3D display |
GB201513333D0 (en) | 2015-07-29 | 2015-09-09 | Khan Javid | Volumetric display |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3493290A (en) * | 1966-01-14 | 1970-02-03 | Mitre Corp | Three-dimensional display |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB380473A (en) * | 1931-06-04 | 1932-09-05 | Carl Muller | Improvements in and relating to the production of reflecting surfaces |
-
1977
- 1977-07-11 US US05/814,711 patent/US4130832A/en not_active Expired - Lifetime
-
1978
- 1978-07-08 DE DE19782830115 patent/DE2830115A1/de active Granted
- 1978-07-10 JP JP8310578A patent/JPS5445155A/ja active Granted
- 1978-07-10 GB GB7829309A patent/GB2000880B/en not_active Expired
- 1978-07-11 CA CA307,203A patent/CA1087769A/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3493290A (en) * | 1966-01-14 | 1970-02-03 | Mitre Corp | Three-dimensional display |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
US-Buch: Alan C. Traub, A new 3-dimensional display technique, Bedford, Massachusetts, The Mitre Corporation, 1968 * |
US-Buch: H.W.Leibowitz and R.L.Sulzer, An evaluation of three-dimensional displays, Defense documentationcenter for scientific and technical information, Cameron Station Alexandria, Virginia, 1965 * |
US-Z.: Eric G. Rawson, Vibrating varifocal mirrors for 3-D imaging, IEEE Spectrum, Sept. 1969, S. 37-43 * |
US-Z.: R.I. Bodine, The fundamental frequency of a thin, flat circular plate simply supported along a circle of arbitrary radius, Journal of Applied Mechanics, 26, 1959, S. 666-668 * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1984004193A1 (en) * | 1983-04-13 | 1984-10-25 | Bruker Medizintech | Apparatus for producing complete tridimensional representations of an object in the space |
US4674837A (en) * | 1983-04-13 | 1987-06-23 | Bruker Medizintechnik Gmbh | Apparatus for producing complete three-dimensional images of a spatial object |
DE3441745A1 (de) * | 1984-11-15 | 1986-05-22 | Jos. Schneider Optische Werke Kreuznach GmbH & Co KG, 6550 Bad Kreuznach | Raumbild-sichtgeraet |
US4756601A (en) * | 1984-11-15 | 1988-07-12 | Jos. Schneider Optische Werke Kreuznach Gmbh & Co. Kg | Three-dimensional image-viewing apparatus |
EP0418583A2 (de) * | 1989-09-19 | 1991-03-27 | Texas Instruments Incorporated | Dreidimensionale Echtzeitdarstellung |
EP0418583A3 (en) * | 1989-09-19 | 1991-10-02 | Texas Instruments Incorporated | Real time three dimensional display |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6235091B2 (de) | 1987-07-30 |
DE2830115C2 (de) | 1987-09-17 |
JPS5445155A (en) | 1979-04-10 |
GB2000880B (en) | 1982-01-20 |
CA1087769A (en) | 1980-10-14 |
GB2000880A (en) | 1979-01-17 |
US4130832A (en) | 1978-12-19 |
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