DE60007649T2

DE60007649T2 - Anzeigevorrichtung zum zeigen von bildern an bewegliche beobachter

Info

Publication number: DE60007649T2
Application number: DE60007649T
Authority: DE
Inventors: Joshua D. Spodek; Matthew H. Gross
Original assignee: Submedia LLC
Current assignee: Submedia LLC
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: EP1221156B1; EP1221156A1; DE60007649D1; AU777922B2; HK1049060B; CN1252669C; KR20020065482A; MXPA02003730A; CA2386898C; ATE257615T1; RU2248617C9; JP2003511745A; BR0014736A; KR100742168B1; AU1199101A; WO2001027908A1; CN1390344A; HK1049060A1; RU2248617C2; CA2386898A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft die Anzeige von Standbildern, die einem Betrachter, der sich relativ zu diesen Bildern in Bewegung befindet, bewegt erscheinen. Insbesondere betrifft diese Erfindung die Anzeige einer Mehrfachreihe von Standbildern, in der jede Reihe einem Betrachter, der sich relativ zu den Standbildern in Bewegung befindet, bewegt erscheint.
Anzeigevorrichtungen, die Standbilder anzeigen, die einem Betrachter, der sich in Bewegung befindet, bewegt erscheinen, sind bekannt. Beispiele solcher Anzeigevorrichtungen werden in DE 198 06 556 und GB 2 317 985 offenbart. Diese Vorrichtungen weisen einen Reihe von gestaffelten Bildern auf (d.h. benachbarte Bilder, die sich geringfügig und allmählich von einem zum nächsten unterscheiden). Die Bilder sind in die Bewegungsrichtung eines Betrachters (z.B. längs einer Eisenbahn) angeordnet, so daß die Bilder aufeinanderfolgend gesehen werden. Wenn sich ein Betrachter an diesen Bildern vorbei bewegt, erscheinen sie bewegt. Der Effekt ist ähnlich zu jenem eines Daumenkinos. Ein Daumenkino weist ein Bild auf jeder Seite auf, das sich geringfügig von dem davor und dem danach unterscheidet, so daß wenn die Seiten durchgeblättert werden, ein Betrachter eine Animation wahrnimmt.
Ein seit langer Zeit bestehender Trend in Massenbeförderungssystemen ist die Entwicklung von Einrichtungen gewesen, um die Passagiere in U-Bahnsystemen mit bewegten Filmen zu versorgen. Die Animation dieser Filme wird durch die Bewegung des Betrachters relativ zur Einrichtung bewirkt, die an den Tunnelwänden des U-Bahnsystems befestigt ist. Solche Einrichtungen haben einen offensichtlichen Wert: der Film ist durch die Zugfenster sichtbar, durch die sonst nur Dunkelheit sichtbar wäre. Mögliche nutzbare Filmstoffe könnten Auswahlen von künstlerischen Wert sein, oder informative Nachrichten vom Transportsystem oder von einem Werbeträger.
Jede der bekannten Anordnungen sorgt für eine Vorführung einer Reihe gestaffelter Bilder oder „Rahmen" für den Betrachter/Fahrer, so daß aufeinanderfolgende Rahmen hintereinander gesehen werden. Wie wohlbekannt ist, wird die einfache Vorführung einer Reihe von Standbildern für einen sich bewegenden Betrachter als nichts weiter als ein verwischter Eindruck wahrgenommen, wenn sie mit einer schnellen Geschwindigkeit zu nahe am Betrachter angezeigt werden. Alternativ sieht bei einem großen Abstand oder niedrigen Geschwindigkeiten der Betrachter eine Reihe von einzelnen Bilder ohne Animation. Um eine Filmwirkung zu erzielen, haben bekannte Anordnungen Verfahren zum Anzeigen jedes Bildes für äußerst kurze Zeitspannen eingeführt. Mit Anzeigezeiten mit ausreichend kurzer Dauer wird die Relativbewegung zwischen Betrachter und Bild effektiv aufgehalten, und das Verwischen ist vernachlässigbar. Verfahren zum Aufhalten der Bewegung haben auf einer stroboskopischen Beleuchtung der Bilder beruht. Diese Verfahren erfordern eine präzise Synchronisation zwischen dem Betrachter und der Einrichtung, damit jedes Bild an derselben Position relativ zum Betrachter beleuchtet wird, selbst wenn sich der Betrachter mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt.
Die Anforderungen einer stroboskopischen Vorrichtung sind zahlreich: der Blitz muß für einen sich schnell bewegenden Betrachter äußerst kurz sein, und daher entsprechend hell, damit genug Licht den Betrachter erreicht. Diese Anforderung erfordert wiederum zeitlich extrem präzise gesteuerte Blitze. Diese Präzision erfordert eine äußerst beständige Bewegung auf Seiten des Betrachters mit einer kleinen oder keiner Änderung der Geschwindigkeit. Die Gesamtheit der oben erwähnten Anforderungen führt zu einem hohen Niveau an mechanischer oder elektrischer Komplexität und Kosten, oder einer größeren Beständigkeit der Zubewegung als vorhanden. Andere bekannte Anordnungen haben die Notwendigkeit einer hohen zeitlichen Präzision überwunden, indem am Fahrzeug des Betrachters ein Transponder einer gewissen Art und an der Einrichtung ein Empfänger vorgesehen wird, um die Position des Betrachters zu bestimmen. Diese Anordnungen haben eine beträchtliche mechanische und elektrische Komplexität und Kosten zur Folge.
Die obenerwähnten bekannten Anordnungen erfordern es im allgemeinen, daß sich der Betrachter in einem Fahrzeug befindet. Diese Anforderung kann gestellt werden, da das Fahrzeug eine Ausrüstung zur zeitlichen Steuerung, Beleuchtung oder Signalübermittlung trägt; oder aufgrund der Notwendigkeit, eine hohe Beständigkeit der Geschwindigkeit aufrechtzuerhalten; oder um zum Beispiel die Geschwindigkeit des Betrachters zu erhöhen. Die Verwendung eines Fahrzeugs erfordert eine hohes Maß an Komplexität der Gestaltung, aufgrund der Anzahl mechanischer Elemente und da man häufig mit vorhandenen Systemen zu tun hat, die eine Modifikation vorhandener Ausrüstung erfordern. Die rauhe Umgebung, an einem sich bewegenden U-Bahnwagen angebracht zu sein, kann die mechanische oder elektrische Präzision begrenzen, die in irgendeiner Einheit erreichbar ist, die sie benötigt, oder sie kann eine häufige Wartung für ein Teil erfordern, wo eine hohe Präzision erhalten worden ist.
Außerdem erlegt die Verwendung eines Fahrzeugs Einschränkungen auf. Auf der elementarsten Stufe begrenzt sie den Bereich möglicher Anwendungen auf jene, wo sich Betrachter in Fahrzeugen befinden. Insbesondere begrenzen Betrachtungen der physikalischen Abmessungen des Fahrzeugs die Anwendbarkeit einer stroboskopischen Vorrichtung. Der Entwurf muß solche Informationen, wie die Höhe und Breite des Fahrzeugs, seine Fenstergröße und deren Abstand, und die Positionen der Betrachter innerhalb des Fahrzeugs berücksichtigen. Zum Beispiel erfordert es ein enger Abstand der Fenster in einem Hochgeschwindigkeitszug, daß stroboskopische Entladungen vorzugsweise eine hohe Frequenz und Anzahl aufweisen, damit die Anzeige für alle Insassen eines Zugs sichtbar ist. Die Abmessungen der Umgebung, wie der physikalische Raum, der zur Hardwareinstallation im U-Bahntunnel zur Verfügung steht, und die zu Verfügung stehenden Abstände, die über die Bilder zu projizieren sind, erlegen der Größe der Elemente irgendeiner Vorrichtung als auch der Qualität und Haltbarkeit ihrer verschiedenen Teile weitere Einschränkungen auf.
Obwohl das Prinzip einer stroboskopischen Vorrichtung für sich langsam bewegende Betrachter funktionieren kann, indem einfach die Projektoren enger beabstandet werden, ist es in der Praxis schwierig. Erstens erhöht ein engerer Abstand die Kosten und die Komplexität. Außerdem wird dem Betrachter, sobald die Vorrichtung mit einem festen Projektor-Projektor-Abstand installiert ist, eine minimale Geschwindigkeit auferlegt.
Ein vorhandenes Verfahren zur Anzeige bewegter Bilder, das eine Relativbewegung zwischen dem Betrachter und der Vorrichtung umfaßt, ist das Zootrop. Das Zootrop ist eine einfache hohle zylindrische Vorrichtung, die durch die geometrische Anordnung von Schlitzen, die in die Zylinderwände geschnitten sind, und eine Reihe gestaffelter Bilder, die auf der Innenseite des Zylinder angeordnet sind, eines pro Schlitz, eine Animation erzeugt. Wenn der Zylinder schnell auf seiner Achse gedreht wird, ist die Animation durch die (sich nun schnell bewegenden) Schlitze sichtbar.
Das Zootrop ist jedoch in nahezu allen seinen Proportionen festgelegt, da sein Querschnitt kreisförmig sein muß. Da die Animation eine minimale Rahmenfrequenz erfordert, und die Rahmenfrequenz von der Rotationsgeschwindigkeit abhängt, kann nur eine sehr kurze Animation betrachtet werden, wenn ein Zootrop verwendet wird. Obwohl es eine Relativbewegung zwischen dem Betrachter und der Vorrichtung gibt, kann sich in der Praxis der Betrachter nicht komfortabel in einem Kreis um das Zootrop bewegen. Daher ist nur eine Anordnung mit einem Zootrop praktikabel: die, in der ein stationärer Betrachter eine kurze Animation durch einen rotierenden Zylinder beobachtet.
Aufgrund seiner Unfähigkeit, in seiner Form verändert zu werden, der kurzen Dauer seiner Animation und der Tatsache, daß es schnell gedreht werden muß, ist das Zootrop ein Spielzeug oder eine Kuriosität ohne praktische Anwendung geblieben. Jedoch zeigt mindestens ein bekanntes System Bilder längs einer Eisenbahnschiene im Freien in einer Anordnung an, die als ein „lineares Zootrop" bezeichnet werden könnte, in dem die Bilder hinter einer Wand angebracht sind, in der Schlitze vorgesehen sind. Diese Außenumgebung ist im wesentlichen uneingeschränkt.
In Hinblick auf das vorhergehende wäre es wünschenswert, eine Vorrichtung zur Verwendung in einer räumlich eingeschränkten Umgebung bereitzustellen, die Standbilder anzeigt, die einem Betrachter, der sich in Bewegung befindet, bewegt erscheinen.
Es wäre auch wünschenswert, eine solche Vorrichtung zur Verwendung in einer räumlich eingeschränkten Umgebung bereitzustellen, die bekannte Umgebungslichtpegel aufweist.
Es wäre ferner wünschenswert, eine solche Vorrichtung bereitzustellen, die eine Mehrfachreihe von Standbildern so anzeigt, daß jede Reihe einem Betrachter, der sich in Bewegung befindet, bewegt erscheint.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Vorrichtung zur Verwendung in einer räumlich eingeschränkten Umgebung bereitzustellen, die Standbilder anzeigt, die einem Betrachter, der sich in Bewegung befindet, bewegt erscheinen.
Es ist außerdem eine Aufgabe dieser Erfindung, eine solche Vorrichtung zur Verwendung in einer räumlich eingeschränkten Umgebung bereitzustellen, die bekannte Umgebungslichtpegel aufweist.
Es ist ferner eine Aufgabe dieser Erfindung, eine solche Vorrichtung bereitzustellen, die eine Mehrfachreihe von Standbildern so anzeigt, daß jede Reihe einem Betrachter, der sich in Bewegung befindet, bewegt erscheint.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine Mehrfachreihe von Standbildern anzeigt. Jede Reihe von Standbildern bildet für einen Betrachter, der sich im wesentlichen mit einer bekannten Geschwindigkeit relativ zu der Mehrfachreihe im wesentlichen längs einer bekannten Trajektorie im wesentlichen parallel zu der Mehrfachreihe bewegt, eine bewegte Anzeige. Die Vorrichtung weist ein Rückbrett mit einer Rückbrettlänge längs der Trajektorie auf. Bilder jeder Reihe werden mit Bildern einer anderen Reihe verschachtelt und auf einer Oberfläche des Rückbretts angebracht. Jedes Standbild weist eine tatsächliche Bildbreite und eine Bildmitte auf. Bildmitten aufeinanderfolgender Bilder derselben Reihe sind durch einen Rahmen-Rahmen-Abstand getrennt. Ein Schlitzbrett ist im wesentlichen parallel zum Rückbrett angeordnet, wobei es der Oberfläche gegenüberliegt, auf der die Bilder angebracht sind, und ist davon durch einen Brett-Brett-Abstand getrennt. Das Schlitzbrett ist in einem Betrachtungsabstand von der Trajektorie angebracht. Der Brett-Brett-Abstand und der Betrachtungsabstand betragen zusammen einen Rückbrettabstand. Das Schlitzbrett weist eine Schlitzbrettlänge längs der Trajektorie auf, und weist mehrere Schlitze im wesentlichen senkrecht zur Schlitzbrettlänge auf. Jeder Schlitz entspricht einem jeweiligen Bild jeder Reihe und weist eine Schlitzbreite, die längs der Schlitzbrettlänge gemessen wird, und eine Schlitzmitte auf. Jeweilige Schlitzmitten benachbarter Schlitze sind vorzugsweise durch den Rahmen-Rahmen-Abstand getrennt.
Jede Reihe Standbilder kann von einem jeweiligen Betrachtungswinkel relativ zu einem Betrachter betrachtet werden, der sich längs der bekannten Trajektorie bewegt. Die Mehrfachreihe der Standbilder kann so angeordnet werden, daß jede Reihe betrachtet werden kann, während man sich in dieselbe Richtung längs der bekannten Trajektorie bewegt. Oder alternativ kann die Mehrfachreihe der Standbilder so angeordnet werden, daß eine oder mehrere Reihen betrachtet werden können, während man sich in eine Richtung längs der bekannten Trajektorie bewegt, während eine oder mehrere andere Reihen betrachtet werden können, während man sich in die entgegengesetzte Richtung längs der bekannten Trajektorie bewegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und anderen Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden bei einer Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich werden, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in denen gleiche Bezugsziffern überall die gleiche Teile bezeichnen. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer veranschaulichenden Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 eine perspektivische Ansicht mit aufgelösten Einzelteilen der Vorrichtung der 1;
2A eine perspektivische Ansicht einer alternativen veranschaulichenden Ausführungsform der Vorrichtung der 1 und 2;
3 ein schematisches Diagramm der Geometrie und Optik der Vorrichtung der 1 und 2;
3A ein schematisches Diagramm der Geometrie einer gekrümmten Ausführungsform der Erfindung;
4A, 4B und 4C (zusammen „4") schematische Darstellungen eines einzelnen Bildes und Schlitzes mit einem Betrachter an drei unterschiedlichen Positionen zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten;
5A, 5B und 5C (zusammen „5") schematische Darstellungen eines Paars von Bildern und Schlitzen mit einem Betrachter an drei unterschiedlichen Positionen zu drei unterschiedlichen Zeitpunkten;.
6 eine schematische Darstellung eines einzelnen Bildes, das durch einen Betrachter über die Zeit betrachtet wird, die den Dehnungseffekt veranschaulicht;
6A eine schematische Darstellung, die den Dehnungseffekt veranschlicht, wo das Rückbrett nicht parallel zur Bewegungsrichtung ist;
7 eine schematische Draufsicht einer zweiten veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung, wobei die Bilder gekrümmt sind;
8 eine schematische Draufsicht einer dritten veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung, wobei die Bilder relativ zum Rückbrett geneigt sind;
9 eine schematische Draufsicht einer vierten veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung, die ähnlich zur Ausführungsform der 8 ist, wobei jedoch das Schlitzbrett eine Reihe von Abschnitten parallel zu den Bildern und relativ zum Rückbrett geneigt aufweist;
10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Paars einer Schlitzbrett/Rückbretter-Kombination aus einer fünften veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung, die doppelseitig ist;
11 eine schematische Draufsicht der Ausführungsform der 10;
12 eine schematische Draufsicht einer sechsten Ausführungsform, die gekrümmte Bilder aufweist, wie in der Ausführungsform der 7, und die doppelseitig ist, wie in der Ausführungsform der 10 und 11;
13 ein perspektivische Ansicht eines rollenförmigen Bildhalters zur Verwendung in einer siebenten veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
14 ein perspektivische Ansicht einer achten veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
15 eine vertikale Querschnittansicht, die an der Linie 15-15 der 14 aufgenommen ist, der achten veranschaulichenden Ausführungsform der Erfindung;
16 eine vereinfachte perspektivische Ansicht, die den Aufbau mehrerer modularer erfindungsgemäßer Einheiten in einem U-Bahntunnel zeigt;
17 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Einzeleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die eine Mehrfachreihe von Bildern aufweist;
18 und 19 schematische Draufsichten, die Richtungen einer Fußgängerbewegung und Sichtlinien längs eines Fußgängerwegs benachbart einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellen;
20 eine schematische Draufsicht der Vorrichtung der 17;
21 eine schematische Draufsicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Einzeleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
22 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Abschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
23 eine schematische Draufsicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
24 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die voneinander beabstandete Bilder aufweist;
25 eine schematische Draufsicht, die eine andere Sichtlinie für die Vorrichtung der 23 zeigt;
26 und 27 schematische Draufsichten, die Sichtlinienbereiche in einem Abschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen;
28 eine schematische Draufsicht einer exemplarischen Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die undurchsichtige Elemente verwendet;
29 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Schutzschirme verwendet;
30 eine schematische Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung der 23, die Schutzschirme verwendet;
31 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die T-Schutzschirme verwendet;
32A-B schematische Draufsichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung der 23, die T-Schutzschirme verwendet; und
33 eine schematische Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die Lichtquellen verwendet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erzeugt vorzugsweise eine einfache Vorrichtung, die nach den Prinzipien einer einfachen geometrischen Optik arbeitet und einem Betrachter, der sich relativ zu ihr in Bewegung befindet, eine Animation anzeigt. Die Vorrichtung erfordert es im wesentlichen nur, daß sich der Betrachter auf einem im wesentlichen vorhersagbaren Weg mit einer im wesentlichen vorhersagbaren Geschwindigkeit bewegt. Es gibt viele übliche Beispiele, die dieses Kriterium erfüllen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf: Mitfahrer in U-Bahnzügen, Fußgänger auf Gehwegen oder Bürgersteigen, Passagiere in Oberflächenzügen, Passagiere in Motorfahrzeugen, Passagiere in Fahrstühlen und so weiter. Für den Rest dieses Dokuments wird zur Bequemlichkeit der Beschreibung hauptsächlich auf eine bestimmte exemplarische Anwendung Bezug genommen – einer Einrichtung in einem U-Bahnsystem, die durch Mitfahrer in einem U-Bahnzug sichtbar ist – jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Anwendung beschränkt.
Vorteile der vorliegenden Erfindung schließen das folgende ein:

1. Vorzugsweise muß sich ein Betrachter nicht in einem Fahrzeug befinden.
2. Vorzugsweise wird keine komplexe stroboskopische Beleuchtung benötigt.
3. Vorzugsweise werden keine präzise zeitliche Steuerung oder ein Positionsauslöser zwischen der Vorrichtung und dem Betrachter benötigt.
4. Vorzugsweise werden keine beweglichen Teile benötigt.
5. Vorzugsweise ist kein Verschluß erforderlich.
6. Vorzugsweise ist keine spezielle Ausrüstung erforderlich, die am Betrachter oder dem Fahrzeug des Betrachters angebracht ist, wenn sich der Betrachter in einem Fahrzeug befindet.
7. Vorzugsweise wird keine Informationsübertragung zwischen der Vorrichtung und dem Betrachter benötigt, die die Position des Betrachters, die Geschwindigkeit oder die Bewegungsrichtung betrifft.
8. Vorzugsweise wird eine sehr große Blickfeldtiefe geboten.
9. Sie kann so gestaltet werden, daß sie unabhängig von der Richtung der Bewegung eines Betrachters arbeitet.
10. Sie ist vorzugsweise für jedes Mitglied einer eng beabstandeten Reihe von Betrachtern effektiv, unabhängig von deren Abstand oder Relativbewegungen.
11. Sie benötigt vorzugsweise keine Optik, die präziser als ein einfacher Schlitz ist (obwohl eine andere Optik verwendet werden kann).
12. Sie benötigt vorzugsweise keine Korrelation zwischen dem Fahrzeugfensterabstand und dem Bildabstand.
13. Sie bietet vorzugsweise die Möglichkeit einer effektiven Vergrößerung des Bildes in die Bewegungsrichtung.
14. Sie benötigt vorzugsweise eine sehr niedrige minimale Betrachtergeschwindigkeit, da die Vergrößerung einen sehr engen Abstand der gestaffelten Bilder zuläßt.
15. Sie benötigt vorzugsweise keine besondere Geometrie, sei es eine kreisförmige, lineare oder irgendeine andere Geometrie.
16. Sie weist vorzugsweise keine Maximalgeschwindigkeit auf.

Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Reihe gestaffelter Bilder („Bilder" oder „Rahmen"), die mit vorzugsweise regelmäßigen Zwischenräumen beabstandet sind, und vorzugsweise zwischen den Bildern und dem Betrachter eine optische Anordnung auf, die vorzugsweise die Sicht des Betrachters auf einen schmalen Streifen jedes Bildes einschränkt. Diese optische Anordnung besteht vorzugsweise aus einem undurchsichtigen Material mit einer Reihe schmaler, transparenter Schlitze darin, wobei die lange Abmessung des Schlitzes senkrecht zur Richtung der Bewegung des Betrachters orientiert ist. Die Reihe von Bildern wird im allgemeinen als „Rückbrett" bezeichnet, und die bevorzugte optische Anordnung wird im allgemeinen als „Schlitzbrett" bezeichnet.
Nicht wesentlich für die Erfindung, jedoch häufig wünschenswert, ist eine Beleuchtungsquelle, so daß die Bilder heller als die Umgebung des Betrachters sind. Die Beleuchtung kann die Bilder von hinten beleuchten oder kann zwischen dem Schlitzbrett und dem Rückbrett angeordnet sein, um die Bilder im wesentlichen von vorn zu beleuchten, ohne die Umgebung des Betrachters zu beleuchten. Wenn eine Beleuchtung verwendet wird, sollte sie vorzugsweise eine konstante Helligkeit aufweisen. Es kann natürliches oder Umgebungslicht verwendet werden. Wenn das Umgebungslicht ausreichend ist, kann die Vorrichtung ohne eine eingebaute Beleuchtungsquelle betrieben werden.
Auch ist es nicht nötig, jedoch häufig wünschenswert, die Seite des Betrachters des Schlitzbretts dunkel oder nicht reflektierend oder beides zu machen, um den Kontrast zwischen den Bildern, die durch das Schlitzbrett sichtbar sind, und dem Schlitzbrett selbst zu maximieren. Jedoch muß das Schlitzbrett nicht notwendigerweise dunkel oder nicht reflektierend sein. Zum Beispiel könnte die Betrachterseite des Schlitzbretts eine darauf angeordnete herkömmliche Reklamefläche aufweisen, wobei die Schlitze an den gewünschten Positionen ausgeschnitten sind. Diese Anordnung ist besonders nützlich an Stellen, wo einige Betrachter sich relativ zu der Vorrichtung bewegen und andere stillstehen. Dies kann zum Beispiel in einer U-Bahnstation vorkommen, wo ein Expreßzug ohne anzuhalten durchfährt, aber Passagiere, die auf einen Lokalzug warten, auf dem Bahnsteig stehen. Der sich bewegende Betrachter wird vorzugsweise die Animation durch den nicht wahrnehmbaren, verwischten Eindruck der herkömmlichen Reklamefläche auf der Schlitzbrettvorderseite sehen. Der stillstehende Betrachter wird vorzugsweise nur die herkömmliche Reklamefläche sehen.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die 1- 16 beschrieben.
Die Grundkonstruktion einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung 10 wird in den 1 und 2 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Vorrichtung 10 im wesentlichen ein rechteckiger Körper, der aus einem Gehäuse 20 und einem Deckel 21 besteht. Die Vorderseite und die Rückseite der Vorrichtung 10 bestehen vorzugsweise aus einem Schlitzbrett 22 und einem Rückbrett 23, die im folgenden detaillierter beschrieben werden. Das Schlitzbrett 22 und das Rückbrett 23 passen vorzugsweise in Nuten 24 im Gehäuse 20, die zu diesem Zweck vorgesehen sind. Es ist vorzugsweise ein Lichtrahmen 25 zwischen dem Gehäuse 20 und dem Deckel 21 angeordnet und schließt vorzugsweise eine Lichtquelle 26 ein, die vorzugsweise zwei Leuchtstoffröhren 27 aufweist, um Bilder oder „Rahmen" 230 auf dem Rückbrett 23 zu beleuchten. Das Schlitzbrett 22 weist vorzugsweise mehrere Schlitze 220 auf, wie im folgenden detaillierter beschrieben wird. Vorzugsweise ist jeder Schlitz 220 mit einer lichtdurchlässigen, vorzugsweise transparenten Abdeckung 221 (es wird nur eine gezeigt) abgedeckt, um Fremdkörper aus der Vorrichtung 10 herauszuhalten, insbesondere, wenn sie in einer rauhen oder schmutzigen Umgebung, wie einem U-Bahntunnel verwendet werden soll. Alternativ kann jeder Schlitz 220 mit einer halbzylindrischen Linse 222 (es wird nur eine gezeigt) abgedeckt sein, die auch die Auflösung der betrachteten Bilder verbessert. Insbesondere wenn die Brennweite der Linse annähernd gleich dem Abstand zwischen dem Schlitzbrett 22 und dem Rückbrett 23 ist, kann die Auflösung des Bildes erhöht werden. Diese Verbesserung der Auflösung wird bewirkt, indem die Breite des Stückchens des tatsächlichen Bildes enger gemacht wird, das zu einem gegebenen Zeitpunkt für den Betrachter sichtbar ist. Alternativ kann es die Verwendung von Linsen zulassen, daß die Schlitzbreite erhöht wird, ohne die Auflösung zu senken.
In einer alternativen Ausführungsform 200, die in 2A gezeigt wird, ist das Gehäuse 201 ähnlich zum Gehäuse 20, mit der Ausnahme, daß es lichtdurchlässige, vorzugsweise transparente vordere bzw. hintere Wände 202, 203 aufweist, die eine vollständig geschlossene Struktur bilden. Mindestens eine der Wände 202, 203 (wie gezeigt, ist es die Wand 202) ist vorzugsweise bei 204 gelenkig angebracht, um eine Wartungstür 205 zu bilden, die geöffnet werden kann, um z.B. das Rückbrett 23 auszutauschen (um die Bilder 230 darauf zu wechseln) oder Glühlampen 27 zu wechseln). Wie in 2A gezeigt, sind anstelle des Lichtrahmens 25 Glühlampen 27 in einer Rückbeleuchtungseinheit 206 vorgesehen, was es notwendig macht, daß das Rückbrett 23 und die Bilder 230 lichtdurchlässig sind. Natürlich könnte die Ausführungsform 200 mit dem Lichtrahmen 25 anstelle der Rückbeleuchtungseinheit 206 verwendet werden. Entsprechend könnte die Vorrichtung 10 mit der Rückbeleuchtungseinheit 206 anstelle des Lichtrahmens 25 versehen werden, wobei in diesem Fall das Rückbrett 23 und die Bilder 230 lichtdurchlässig wären.
3 ist eine schematische Draufsicht eines Abschnitts der Vorrichtung 10, die durch einen Betrachter 30 wahrgenommen wird, der sich mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit V_w längs einer Bahn 31 bewegt, die im wesentlichen parallel zur Vorrichtung 10 ist. Die Bahn 31 wird als eine schematische Darstellung eines Eisenbahngleises gezeichnet, kann jedoch jede bekannte Trajektorie, wie eine Autobahn oder ein Fußgängerweg oder Bürgersteig sein, auf der Betrachter sich im wesentlichen mit einer bekannten, im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegen.
Die folgenden Variablen können aus 3 definiert werden:

D = Schlitzbreite
D_ff = Rahmen-Rahmen-Abstand
D_bs= = Rückbrett-Schlitzbrett-Abstand
V_w = Geschwindigkeit des Betrachters relativ zur Vorrichtung
D_sb = Dicke des Schlitzbretts
D_i = tatsächliche Breite eines einzelnen Bildrahmens
D_vs = Abstand des Betrachters vom Schlitzbrett

Andere Parameter, die nicht benannt werden, werden im folgenden beschrieben, einschließlich B (Helligkeit), c (Kontrast) und D_i' (scheinbare oder wahrgenommene Breite eines einzelnen Bildrahmens).
Eine alternative Geometrie wird in 3A gezeigt, wo eine Bahn 31' gekrümmt ist, und ein Schlitzbrett 22' und ein Rückbrett 23' entsprechend gekrümmt sind, so daß alle drei im wesentlichen „parallel" zueinander sind. Obwohl in 3A nicht benannt, sind die anderen Parameter dieselben wie in 3, mit der Ausnahme, daß es abhängig vom Grad der Krümmung eine gewisse Einstellung des Betrags der Dehnung oder Vergrößerung des Bildes geben kann, wie unten erläutert wird.
Eine der bedeutendsten Abweichungen der vorliegenden Erfindung von vorher bekannten Vorrichtungen, die dazu bestimmt sind, von einem sich bewegenden Fahrzeug betrachtet zu werden, ist daß kein Versuch unternommen wird, die scheinbare Bewegung des Bildes anzuhalten. Das heißt, in der vorliegenden Vorrichtung befindet sich das Bild relativ zum Betrachter immer in Bewegung, und ein gewisser Teil des Bildes ist durch den Betrachter immer sichtbar. Dies steht im Gegensatz zu bekannten Systemen für sich bewegende Betrachter, wo ein stroboskopischer Blitz dazu bestimmt ist, so nah zu augenblicklich zu liegen wie möglich, um trotz seiner wirklichen Bewegung relativ zum Betrachter einen scheinbaren Stillstand der Bewegung eines einzelnen Bildrahmens zu erzielen.
Wie bei jeder Animation beruht die erfindungsgemäße Vorrichtung auf dem wohlbekannten Effekt der Augenträgheit, wodurch ein Betrachter ein sich kontinuierlich bewegendes Bild wahrnimmt, wenn eine Reihe diskreter Bilder gezeigt wird. Die Arbeitsweise der Erfindung verwendet zwei unterschiedliche, jedoch gleichzeitige Manifestationen der Augenträgheit. Die erste tritt im Auge auf, das ein vollständiges kohärentes Bild rekonstruiert, das scheinbar als ganzes auf einmal sichtbar ist, wenn tatsächlich ein kleines Stückchen des Bildes gezeigt wird, das über das gesamte Bild hinwegstreicht. Die zweite ist der übliche Effekt des Daumenkinos, wodurch eine Reihe gestaffelter Bilder so wahrgenommen wird, daß sie eine kontinuierliche Animation sind.
4 veranschaulicht den ersten Augenträgheitseffekt. Sie zeigt die Position des Betrachters 30 relativ zu einem Bild an aufeinanderfolgenden Zeitpunkten (4A, 4B, 4C). In jeder der 4A, 4B und 4C stellt ein Doppelpfeil 40 die gesamte tatsächliche Bildbreite D_i dar, während der Abstand 41 den Abschnitt des Bildes darstellt, der zu einer gegebenen Zeit sichtbar ist. Dieses Diagramm zeigt, daß der Betrachter 30 während einer kurzen Zeitspanne dazu kommt, jeden Teil des Bildes zu sehen. Jedoch ist zu jedem gegebenen Zeitpunkt nur ein schmales Stückchen des Bildes der Breite 41 sichtbar. Da die Zeitspanne, während derer das Stückchen sichtbar ist, sehr kurz ist, und daher die Bewegung des Bildes, das durch den Schlitz zu dieser Zeit gesehen wird, sehr klein ist, nimmt der Betrachter selbst bei sehr hohen Geschwindigkeiten einen sehr kleinen oder keinen verwischten Eindruck wahr. Es gibt theoretisch keine obere Grenze der Geschwindigkeit, bei der die Vorrichtung arbeitet – je schneller sich der Betrachter bewegt, je kürzer ist ein gegebenes Stückchen sichtbar. Das heißt, der Effekt, der einen verwischten Eindruck bewirken würde – die erhöhte Geschwindigkeit des Betrachters – wird durch den Effekt aufgehoben, der den verwischten Eindruck reduziert – die Zeitspanne der Sichtbarkeit eines gegebenen Stückchens.
In 4 ist die Darstellung der Bewegung des Auges des Betrachters rein veranschaulichend. In der Praxis ist der Blick des Betrachters auf einen Schirm fixiert, der als stillstehend wahrgenommen wird, und die Gesamtheit des Rahmens kann durch peripheres Sehen gesehen werden, wie bei einer herkömmlichen Reklamefläche.
5 veranschaulicht den zweiten Augenträgheitseffekt. Sie zeigt einen Betrachter 30, der zu drei aufeinanderfolgenden Zeitpunkten in eine feste Richtung schaut. In 5A befindet sich ein schmales Stückchen eines ersten Bildes n in der direkten Linie des Blicks des Betrachters durch den Schlitz 221. In 5B fällt der direkte Blick des Betrachters auf einen versperrenden Teil des Schlitzbretts 22. Für die Dauer, in der sich der undurchsichtige Teil des Schlitzbretts 22 in der Linie des direkten Blicks des Betrachters befindet, nimmt der Betrachter weiter das Stückchen des Bildes n wahr, das er gerade durch den Schlitz 221 gesehen hat. In 5C fällt die direkte Linie des Blicks des Betrachters auf den Schlitz 222, der zum Schlitz 221 benachbart ist, und der Betrachter 30 sieht ein Stückchen eines benachbarten Bildes n+1. Da jeder Schlitz 221, 222 vorzugsweise im wesentlichen perfekt mit seinem jeweiligen Bild ausgerichtet ist, entsprechen sich die Stückchen, die unter einem gegebenen Winkel in den beiden getrennten Nuten sichtbar sind, vorzugsweise im wesentlichen präzise. Das heißt, an einer Position von etwa drei Inch von der linken Kante des Bildes ist das Stückchen drei Inch von der linken Kante des Bildes von einem Rahmen zum nächsten sichtbar und niemals ein Stückchen von irgendeinem anderen Teil des Bildes. Auf diese Weise verhindert die Ausrichtung zwischen dem Schlitz und dem Bild die Verwirrung und den verwischten Eindruck, der durch den Betrachter wahrgenommen wird, die andernfalls durch die schnelle Bewegung der Bilder verursacht werden würde. Da sich aufeinanderfolgende Rahmen geringfügig unterscheiden, wie bei aufeinanderfolgenden Bildern in herkömmlichen Animationen, nimmt der Betrachter eine Animation wahr.
Die beiden Augenträgheitseffekte arbeiten in der Praxis gleichzeitig. Über einer minimalen Schwellengeschwindigkeit nimmt der Betrachter 30 weder diskrete Bilder noch diskrete Stückchen wahr.
Ein sehr nützlicher Effekt der Vorrichtung 10 ist die scheinbare Dehnung oder Verbreiterung des Bildes in die Bewegungsrichtung. 6 veranschaulicht die geometrischen Betrachtungen, die diesen Dehnungseffekt erklären. Mit „Position 1" und „Position 2" werden die beiden Positionen eines gegebenen Rahmens 230 benannt, wo die entgegengesetzten Kanten des Rahmens 230 sichtbar sind. Da die Positionen des Rahmens 230 und des Schlitzes 220 relativ zueinander fixiert sind, bestimmen sie präzise den Winkel, unter dem der Betrachter 30 schauen muß, damit der Schlitz 220 mit einer Kante des Bildes 230 ausgerichtet ist.
An der Position 1 ist die linke Kante des Bildes 230 mit dem Schlitz 220 und dem Auge des Betrachters ausgerichtet. An der Position 2 ist die rechte Kante des Bildes 230 mit dem Schlitz 220 und dem Auge des Betrachters ausgerichtet. Tatsächlich treten die beiden Positionen zu unterschiedlichen Zeiten auf, jedoch wird dies, wie oben erläutert, durch den Betrachter 30 nicht bemerkt. Nur das ganze Bild wird wahrgenommen.
Wenn x der Abstand vom Mittelpunkt zwischen den beiden Positionen des Schlitzes 220 zu einer der einzelnen Positionen an der Position 1 oder der Position 2 ist, dann ist die wahrgenommene Breite des Bildes D_i' gleich 2x. Durch ähnliche Dreiecke, Dvs/x = (Dvs + Dbs)/(x + Di/2) x(Dvs + Dbs) = (x + Di/2)Dvs 2x = (Dvs/Dbs)Di Di' = (Dvs/Dbs)Di (1)
Folglich wird die wahrgenommene Breite des Bildes D_i' über die tatsächliche Breite des Bildes um einen Faktor des Verhältnisses des Betrachter-Schlitzbrett-Abstandes zum Schlitzbrett- Rückbrett-Abstand erhöht.
6A zeigt den Vergrößerungseffekt, wenn das Rückbrett 23' nicht im wesentlichen parallel zur Trajektorie des Betrachters ist. Die Vergrößerung wird gefunden, indem eine Formel f(x) definiert wird, wobei x der Abstand längs der Trajektorie des Betrachters für die Form des Rückbretts ist – das heißt, der Abstand des Rückbretts von der Achse, der durch die Trajektorie des Betrachters definiert wird – um jeden Schlitz (zum Beispiel zeigt 7 ein Rückbrett 71, auf dem jedes Bild 730 einen Halbkreis um seinen jeweiligen Schlitz 220 bildet). Zur Bequemlichkeit der Konvention kann man eine x-Achse längs der Richtung der Bewegung des Betrachters und eine y-Achse senkrecht zur x-Achse definieren und den Ursprung an der Position des Betrachters 30 wählen.
Um die Vergrößerung zu finden, bestimmt man, wie ein beliebiges Bildelement 230' auf dem Rückbrett 23' einem Betrachter 30 auf einem projizierten ebenen Rückbrett 23'' erscheinen wird. In 6A wird ein Abschnitt des wirklichen Rückbretts 23' zwischen dem Schlitzbrett 22 und dem projizierten Rückbrett 23'' gezeigt. Eine Strecke PR des Rückbretts 23' definiert ein Bildelement 230'. Dieser Abschnitt 230' wird dem Betrachter 30 so erscheinen, als würde er sich auf dem projizierten ebenen Rückbrett 23'' befinden, wie angegeben.
Zur Bequemlichkeit der Darstellung ist der gezeigte Abschnitt des Rückbretts 23' ein gerades Liniensegment, jedoch ist diese Linearität nicht erforderlich. Außerdem braucht die Rückbrettform nicht perfekt durch eine Formel y = f(x) beschrieben werden. In der Praxis kann man die wahre Form des Rückbretts auf mehrere Arten approximieren – zum Beispiel, indem das Rückbrett als eine Reihe infinitesimaler Elemente behandelt wird, von denen jedes durch ein Liniensegment angenähert werden kann.
Der Betrachter 30 sieht an der Position A die linke Kante P des Bildelements 230', wenn sich der Schlitz 220 bei Q befindet. Da die Positionen des Bildelements 230' und des Schlitzes 220 relativ zueinander fixiert sind, bestimmen sie präzise den Winkel, unter dem der Betrachter 30 schauen muß, damit der Schlitz 220 mit einer Kante des Elements 230' ausgerichtet ist. Daher wird die rechte Kante R dieses Bildelements 230' sichtbar sein, wenn sich die Vorrichtung relativ zum Betrachter 30 zu einer Position bewegt hat, wo eine Linie parallel zur QR durch A geht.
Die linke Kante des Bildelements 230' wird auf dem projizierten Rückbrett 23'' an der Position B in einem Abstand Δx von der y-Achse erscheinen. Die rechte Kante des Bildelements 230' wird auf dem projizierten Rückbrett 23'' an der Position C erscheinen. Die scheinbare Breite des Bildes D_i' ist der Abstand BC.
Punkt P ist der Schnittpunkt des Rückbretts 23' mit der Linie durch A und B.
Punkt Q ist der Schnittpunkt des Schlitzbretts 22 mit der Linie durch A und B.
Punkt R ist der Schnittpunkt des Rückbretts 23' mit der Linie durch Q und R.
Der Abstand D. ist der Abstand von P zu R.
Die Koordinaten des Punkts P, (P_x,P_y), sind die Lösung (x,y) für y = f(x) und y = (Dvb/Δx)x (A)wobei die letztgenannte Gleichung die Formel für die Linie durch A und B ist.
Die Koordinaten des Punkts Q, (Q_x,Q_y), sind die Lösung (x,y) für y =(Dvb/Dx)x, und y = Dbs (B)
Die Koordinaten des Punkts R, (R_x,R_y), sind die Lösung (x,y) von y = f(x) und y-Qy = ((Δx + Di' )/Dvb)(x-Qx) (C)
Schließlich ist die Größe D_i, die das Bildelement 230' haben sollte, damit es sich auf die Größe D_i' dehnt, gegeben durch Di = ((Rx-Px)2 + (Ry-Py)2)0,5 (D)wobei die Variablen auf der rechten Seite alle in Form der Abmessungen der Vorrichtung und Δx gefunden werden können.
Die obigen Herleitungen demonstrieren ein praktisches Verfahren zur Bestimmung des Dehnungseffekts, um ein Bild für entweder im wesentlichen parallele oder nicht parallele Rückbretter vorher schrumpfen zu lassen. Eine nützliche Daumenregel, die für jede Rückbrettanordnung gilt, rührt aus der Tatsache her, daß der Winkel BAC gleich dem Winkel BQR ist – die Winkelgröße des projizierten Bildes, wie es durch den Betrachter gesehen wird, ist dieselbe wie die Winkelgröße des tatsächlichen Bildes an der Position des Schlitzes 220.
Um ein Bild vorher schrumpfen zu lassen, kann es in viele Elemente unterteilt werden, wobei bei Δx = 0 begonnen wird und sich hintereinander in eine Richtung bewegt wird, während Δx geeignet erhöht wird. Dann kann jedes Element vorgeschrumpft und an der geeigneten Stelle auf dem Rückbrett angeordnet werden.
In Fällen, wo die Trajektorie des Betrachters gekrümmt ist, wie die in 3A gezeigte Geometrie, werden weder das Schlitzbrett noch das Rückbrett notwendigerweise eine gerade Linie sein. Eine ähnliche Herleitung kann zum einen für nicht parallele Rückbretter verwendet werden, indem eine Funktion g(x) für den Weg des Schlitzes relativ zum Betrachter definiert wird und die Beziehung (B) durch y = g(x) ersetzt wird.
In der Praxis können die Bilder in die Bewegungsrichtung geschrumpft werden, bevor sie am Rückbrett angebracht werden, damit sie, wenn sie projiziert werden, zu ihren richtigen Proportionen gedehnt werden können, was es zuläßt, daß ein großes Bild in einem verhältnismäßig kleineren Raum dargestellt wird. Gekrümmte oder geneigte Oberflächen auf dem Rückbrett können verwendet werden, um den Effekt zu vergrößern. Das heißt, wenn ein nicht ebenes Rückbrett sich dem Schlitzbrett nähert, nimmt die Vergrößerung beträchtlich zu. Jedoch wird zur Vereinfachung die folgende Erläuterung ein ebenes Rückbrett voraussetzen, wenn nichts anders angegeben ist.
Wie unten gezeigt, kann der Dehnungseffekt, wenn er durch die relevanten variablen Parameter der Vorrichtung 10 eingestellt wird, sehr nützlich sein. Außerdem ist die Beziehung zwischen der wahrgenommenen Bildgröße D_i' und dem Betrachterabstand D_vs linear – das Bild wird größer, wenn sich der Betrachter weiter weg bewegt. Dies kann in der richtigen Umgebung ein nützlicher Effekt sein.
Es gibt einige Beschränkungen und Nebeneffekte. Beide Effekte der Augenträgheit erfordern minimale Geschwindigkeiten, die nicht notwendigerweise gleich sind. Eine zu langsame Geschwindigkeit kann zum Auftreten nur diskreter vertikaler Linien, oder Flimmern, oder zum Fehlen eines wahrgenommenen Animationseffekts führen. In der Praxis ist das Auftreten von nur diskreten vertikalen Linien die vorherrschende Einschränkung. Ein möglicherweise nützlicher Effekt des Dehnungseffekts ergibt sich aus der Tatsache, daß Stückchen mehrerer Rahmen zur selben Zeit sichtbar sind. Das heißt, wenn das wahrgenommene Bild zehnmal größer als das wirkliche Bild ist, können zur irgendeiner gegebenen Zeit Stückchen von zehn unterschiedlichen Bildern sichtbar sein. Da jeder Rahmen einen anderen Zeitpunkt in der Animation darstellt, können mehrere Zeiten des Bildes gleichzeitig sichtbar sein. Dieser Effekt kann zum Beispiel verwendet werden, um Bilder zu verschachteln, falls gewünscht. Entsprechend können mehrere Fälle eines einzelnen Rahmens angezeigt werden, in einer Weise, die ähnlich zu jener ist, die in einer kommerziellen Filmprojektion verwendet wird. Alternativ kann der Effekt auch zu einer Verwirrung oder einem verwischten Eindruck führen, der durch den Betrachter 30 wahrgenommen wird. In der Praxis ist diese Verwirrung jedoch kaum wahrnehmbar, und kann durch eine höhere Rahmenfrequenz oder einen sich langsamer ändernden Gegenstand der Animation reduziert werden.
Ein anderer möglicherweise nützlicher Effekt tritt auf, wenn das Bild eines Rahmens 230 durch den Schlitz 220 sichtbar ist, der einem benachbarten Rahmen 230 entspricht. In diesem Fall können mehrere nebeneinander liegende Animation für den Betrachter sichtbar sein. Diese Bilder „zweiter Ordnung" können für einen graphischen Effekt verwendet werden, falls gewünscht. Oder, falls sie nicht erwünscht sind, können sie entfernt werden, indem die Schlitzbrettdicke D_sb oder des Verhältnis D_ff/D_i erhöht wird, indem ein Lichtschutzschirm 32 zwischen dem Schlitzbrett 22 und dem Rückbrett 23 eingeführt wird, oder indem die Geometrie des Rückbretts 23 geändert wird. Alle diese Techniken werden unten beschrieben.
Noch ein anderer möglicherweise nützlicher Effekt ergibt sich aus der Tatsache, daß der Dehnungseffekt die Proportionen des Bildes 230 verzerrt. Man kann diesen Effekt entfernen, falls er nicht erwünscht ist, indem die Bilder 230 im voraus geschrumpft werden, so daß der Dehnungseffekt die wirklichen Proportionen wiederherstellt. Es muß jedoch in dem Fall aufgepaßt werden, wo unterschiedliche Betrachter 30 die Vorrichtung 10 jeweils aus einem anderen D_vs wahrnehmen. In diesem Fall findet die genaue Wiederherstellung zu den perfekten Abmessungen nur bei einem D_vs statt. Bei einem anderen D_vs ist die Wiederherstellung nicht genau. In der Praxis haben jedoch für viele nützliche Bereiche von Parametern die falschen Proportionen wenige oder keine nachteiligen Auswirkungen.
Im allgemeinen werden vier Parameter durch die Umgebung auferlegt – V_w, D_bs, D_vs und D_i'. V_w, die Geschwindigkeit des Betrachters wird im allgemeinen durch z.B. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die typische Betrachter-Gehgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit eines Fahrsteigs, einer Rolltreppe usw. auferlegt. D_bs, der Rückbrett-Schlitzbrett-Abstand wird im allgemeinen durch den Raum zwischen einem Zug und der Tunnelwand begrenzt, oder zum Beispiel durch den verfügbaren Raum eines Fußgängerwegs. D_vs, der Abstand vom Betrachter zum Schlitzbrett wird durch zum Beispiel durch die Breite eines U-Bahnwagens oder die Breite eines Fußgängerwegs auferlegt. Schließlich sollte D_i', die wahrgenommene Bildbreite, nicht größer als der Bereich sein, der für einen Betrachter 30 zu einem gegebenen Augenblick sichtbar ist – zum Beispiel die Breite eines Zugfensters.
Außerdem ist im allgemeinen die wohlbegründete minimale Rahmenfrequenz für die erfolgreiche Wahrnehmung des Animationseffekts auferlegt – nämlich annähernd 15–20 Rahmen pro Sekunde. Die Rahmenfrequenz, der Rahmen-Rahmen- Abstand und die Betrachtergeschwindigkeit hängen zusammen durch Rahmenfrequenz = Vw/Dff (2)
Da die Rahmenfrequenz im allgemeinen größer als die minimale Schwelle sein muß, und V_w im allgemeinen durch die Umgebung auferlegt wird, setzt diese Beziehung ein maximales D_ff.
Zum Beispiel bestimmt die obige Beziehung für einen Zug, der sich mit etwa 30 Meilen pro Stunde (etwa 48 Kilometer pro Stunde) bewegt, bei einer gegebenen minimalen Rahmenfrequenz von etwa 20 Rahmen pro Sekunde, daß D_ff so groß wie etwa 2 Fuß (etwa 67 cm) sein kann.
Alternativ wird die minimale V_w durch den minimalen D_ff bestimmt, der durch das Bild zulässig ist, der durch die Tatsache beschränkt ist, daß D_ff nicht kleiner als D_i sein kann. Der Dehnungseffekt läßt es theoretisch zu, daß D_i beliebig gesenkt wird, ohne daß D_i' gesenkt wird, da D_bs im Prinzip beliebig gesenkt werden kann. In der Praxis kann jedoch D_bs nicht beliebig gesenkt werden, da sehr kleine Werte zu sehr unterschiedlich wahrgenommenen Bildbreiten für jeden Betrachter 30 an einem anderen D_vs führen, Das heißt, bei einem zu kleinen D_bs könnten Betrachter auf gegenüberliegenden Seiten eines Zuges zu deutlich unterschiedlich proportionierte Bilder sehen. Außerdem erfordert ein kleiner D_bs, der zu einer hohen Vergrößerung führt, eine entsprechend hohe Bildqualität oder Druckauslösung.
Wenn Betrachter in unterschiedlichen Abständen die Vorrichtung 10 beobachten werden, werden die nächsten (die mit dem kleinsten D_vs) im allgemeinen die Grenzen von D_bs bestimmen.
Da sich Bilder nicht überlappen können, Di ≤ Dff (3)
Wenn D_i = D_ff und man Bilder zweiter Ordnung sehen kann, werden sie so erscheinen, daß sie an das Bild erster Ordnung geringfügig unsynchron anstoßen. Das resultierende Erscheindungsbild wird wie jenes von mehreren Fernsehgeräten sein, die nahe beieinander stehen und ihre Programme zu geringfügig unterschiedlichen Zeiten anfangen. Dieser Effekt kann für graphische Zwecke verwendet werden, oder falls nicht gewünscht, können drei Veränderungen der Parameter ihn entfernen.
Erstens kann man das Verhältnis D_i/D_ff senken, wobei effektiv ein Platz zwischen benachbarten Bilder eingesetzt wird. Diese Änderung wird Bilder zweiter Ordnung von denen erster Ordnung wegschicken.
Zweitens kann man die Schlitzbrettdicke D_ab erhöhen, so daß Bilder zweiter Ordnung durch den Grenzwinkel verdeckt werden. Das heißt, für jede von Null verschiedene Dicke des Schlitzbretts 22 wird es einen Winkel geben, durch den, wenn man schaut, man nicht imstande sein wird, durch die Schlitze zu sehen. Wenn die Dicke des Schlitzbretts 22 zunimmt, wird dieser Winkel kleiner, und es kann erkannt werden, daß er der folgenden Beziehung folgt Dsb/Ds ≤ Dbs/(Di/2) (4)
Diese Beziehung kann durch Einsetzen von D_i' aus Beziehung 1 alternativ als Dsb/Ds ≤ Dvs/(Di'/2) (5)geschrieben werden. Dies zeigt die Grenze von D_ab, die durch die gewünschte wahrgenommene Bildbreite auferlegt wird.
Derselbe Effekt, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben, kann erzielt werden, indem ein Lichtschutzschirm 32 zwischen dem Schlitzbrett 22 und dem Rückbrett 23 angeordnet wird, wodurch die Sicht auf ein Bild 230 durch den Schlitz 220 eines benachbarten Bildes 230 versperrt wird.
Drittens kann man die Form des Rückbretts ändern, wie in 7 dargestellt. In der Vorrichtung 70 trägt das Rückbrett 71 gekrümmte Bilder 730, so daß Bilder zweiter Ordnung nicht wahrgenommen werden. Die Änderung der Rückbrettform wird zu einem geringfügig geänderten Dehnungseffekt führen. Wie zuvor kann dieser Dehnungseffekt rückgängig gemacht werden, indem das Bild im voraus in die Bewegungsrichtung geschrumpft wird.
Die in 7 dargestellte Ausführungsform hat die potentiell nützliche Eigenschaft, daß sie nicht nur keine Bilder zweiter Ordnung zeigt, sondern auch ein beliebig breites Bild erster Ordnung zeigt. Diese Effekt hängt mit dem oben beschriebenen Dehnungseffekt, der eine ebene Rückbrettgeometrie voraussetzt, zusammen, unterscheidet sich jedoch von ihm. Die schließlich wahrgenommene Breite des Bildes wird durch die Vignettierung des Schlitzbretts begrenzt – die genaue Beziehung kann gefunden werden, indem die Beziehung 5 nach D_i' gelöst wird. Es kann aus 7 entnommen werden, daß wenn der Betrachtungswinkel groß wird, der Betrachter weiter durch jeden gegebenen Schlitz 220 nur das Bild 730 wahrnimmt, das jenem Schlitz 220 entspricht. In der idealen Grenze einer Schlitzbrettbreite von null, ist das am weitesten links liegende Stückchen des Bildes sichtbar, wenn der Betrachter 90° nach links schaut, und die weitesten rechts liegende Stückchen ist sichtbar, wenn der Betrachter 90° nach rechts schaut. Die Stückchen dazwischen sind zwischen diesen Extremwinkeln kontinuierlich sichtbar. Mit anderen Worten wird jedes Bild als unendlich breit wahrgenommen. (In 7 erreicht das gekrümmte Bild 730 nicht ganz das Schlitzbrett 22, um den maximalen Betrachtungswinkel darzustellen, der durch die Vignettierung eines Schlitzbretts mit einer von null verschiedenen Breite zulässig ist. Im Prinzip kann die Kurve des Bildes 730 das Schlitzbrett erreichen.) Eine weitere Beziehung ist, daß sich die Schlitzbreite invers zur Lichthelligkeit ändern muß, – d.h. D_s ~ 1/B. Im allgemeinen weist die Vorrichtung eine um so höhere Auflösung und einen weniger verwischten Eindruck auf, je kleiner die Schlitzbreite ist (analog dazu, wie eine Lochkamera eine höhere Auflösung mit einem kleineren Loch aufweist). Da kleinere Schlitze weniger Licht durchlassen, muß die Helligkeit mit abnehmender Schlitzbreite zunehmen, damit dieselbe Gesamtmenge Licht den Betrachter 30 erreicht.
Die Breite des Schlitzes 220 relativ zur Bildbreite bestimmt den Betrag des verwischten Eindrucks, der durch den Betrachter 30 in die Bewegungsrichtung wahrgenommen wird. Genauer gesagt bestimmt die Größe des Schlitzes 220, projiziert vom Betrachter 30 auf das Rückbrett 23, den Maßstab, über dem die vorliegende Vorrichtung den verwischten Eindruck nicht reduziert. Diese Länge wird festgelegt, da das Stückchen des Bildes, das durch den der Schlitz 220 in jedem gegebenen Moment gesehen werden kann, sich in Bewegung befindet, und daher in der Wahrnehmung des Betrachters verwischt wird. Die Größe des Schlitzes 220 relativ zur Bildbreite sollte daher so klein wie praktikabel sein, wenn die höchste mögliche Auflösung erwünscht ist. In den Parameterbereichen der beiden Beispiele unten würden die Schlitzbreiten wahrscheinlich unter etwa 0,03125 Inch (unter etwa 0,8 mm) liegen.
Die erreichbare Helligkeit und Auflösung und ihre Beziehung kann quantitativ bestimmt werden.
Zuerst definieren wir die folgenden zusätzlichen Parameter:

L_ambient = die Umgebungshelligkeit der Umgebung des Betrachters
L_device = die Helligkeit des Rückbretts an der Vorrichtung
c = der Kontrast zwischen dem Bild und der umgebenden Umgebung an der Position des Betrachters
D_vb = D_vs + D_bs = der Abstand zwischen dem Betrachter und dem Rückbrett
B_ambient = die Helligkeit der umgebenden Umgebung an der Position des Betrachters
B_device = die Helligkeit des Bildes an der Position des Betrachters
TF = der Durchlaßbruchteil oder der Bruchteil des Lichts, das durch das Schlitzbrett geht
R = die Bildauslösung

L_ambient beschreibt die Helligkeit eines typischen Objekts im Sichtfeld des Betrachters, während er auf das Bild schaut, das durch die Vorrichtung projiziert wird. Dieses typische Objekt sollte für die allgemeine Helligkeit der Umgebung des Betrachters repräsentativ sein und sollte den Hintergrundlichtpegel kennzeichnen. Zum Beispiel könnte es in einer U-Bahn oder einem Zug die Wand des Wagens sein, der dem Fenster benachbart ist, durch das die Vorrichtung sichtbar ist.
B_ambient ist die Helligkeit jenes Objekts, wie sie durch den Betrachter gesehen wird, und Bambient = Lambient/4πDambient 2 (6)wobei D_ambient der Abstand zwischen dem Betrachter und dem Umgebungsobjekt ist. Es ist manchmal schwierig, ein bestimmtes Objekt als repräsentativ für die Umgebung auszuwählen. Wie oben erläutert, könnte in einer Ausführungsform, die in einem U-Bahntunnel verwendet wird, das Umgebungsobjekt die Wand des U-Bahnwagens sein, der dem Fenster benachbart ist, wobei in diesem Fall D_ambient der Abstand vom Betrachter zur Wand ist. Zur Vereinfachung der Berechnung kann dies approximiert werden, da der zusätzliche Abstand vom Fenster zur Vorrichtung verhältnismäßig klein ist.
L_device beschreibt die Helligkeit der Bilder auf dem Rückbrett der Vorrichtung. Da das Rückbrett immer durch das Schlitzbrett gesehen wird, das das Licht effektiv filtert, was durch es hindurch geht, ist seine Helligkeit an der Position des Betrachters, B_device Bdevice = Ldevice/4πDvb 2) × TF (7).
TF, der Durchlaßbruchteil des Schlitzbretts, ist das Verhältnis der Länge des Schlitzbretts, die Licht durchläßt, zur Gesamtlänge – d.h. TF = D_s/D_ff ≤ (Ds × Dvs)/(Di' × Dbs) (8),wobei die Gleichheit in der zweiten Zeile gültig ist, wenn D_ff = D_i.
R, die Bildauslösung, ist das Verhältnis der Größe des Bildes zur Größe des auf das Rückbrett projizierten Schlitzes, R = (Di × Dvs)/(Di' × Dbs) ≈ Di/Ds = (Di' × Dbs)/(Ds × Dvs) (9)
Diese Quantität wird als die Auflösung bezeichnet, da das Bild dazu neigt, in die Bewegungsrichtung im Maßstab der Breite des Schlitzes zu verwischen. Da das Auge den gesamten Bereich des Bildes sehen kann, der in der Schlitzbreite zur selben Zeit enthalten ist, und sich das Bild in der Zeit bewegt, in der es sichtbar ist, kann das Auge keine Details im Bild erkennen, die sehr viel feiner als die projizierte Schlitzbreite sind. Daher definiert D_s effektiv die Pixelgröße des Bildes in die Bewegungsrichtung. Wenn mit anderen Worten zum Beispiel die Schlitzbreite ein Zehntel der Breite des Bildes beträgt, weist das Bild effektiv zehn Pixel in die Bewegungsrichtung auf. In der Praxis löst das Auge das Bild geringfügig besser als R auf, jedoch bestimmt R den Maßstab.
Damit das Bild bedeutungsvoll ein nicht verwischtes Bild projiziert, ist R vorzugsweise größer als 10, jedoch kann dies von dem zu projizierenden Bild abhängen. Es sollte auch beachtet werden, daß R = 1/TF ist, wenn D_i = D_ff, so daß eine Erhöhung der Auflösung das durchgelassene Licht vermindert.
c ist der Kontrast zwischen dem Vorrichtungsbild und der umgebenden Umgebung an der Position des Betrachters.
Damit das Bild in der Umgebung des Betrachters sichtbar ist, muß die Vorrichtungshelligkeit über einer minimalen Helligkeit liegen Bdevice ≥ Bambient × c (10)
Damit die Vorrichtung überhaupt sichtbar ist, definiert c eine minimale Vorrichtungshelligkeit, die von den Eigenschaften des menschlichen Auges abhängt: wenn das Bild der Vorrichtung relativ zu ihrer Umgebung zu dunkel ist, wird sie unsichtbar sein. Die Helligkeit der Vorrichtung kann immer heller als das Minimum sein, das durch c definiert wird. Praktisch sollte c mindestens etwa 0,1 betragen. Für viele Anwendungen, wie kommerzielle Werbung, kann es wünschenswert sein, daß c größer als 1 ist.
Die folgenden Parameter umfassen den kleinsten Satz von Parametern (die als „unabhängige" Parameter) bezeichnet werden können, die die erfindungsgemäße Vorrichtung vollständig beschreiben – D_vs, D_bs, V_w, L_ambient, L_ambient, c, L_device, D_i, D_s, und D_ff. Andere Parameter, die als „abhängige Parameter" bezeichnet werden können, sind:
D_i' = D_i × D_vs/D_bs
D_vb = D_vs + D_bs
R = D_i/D_s
FR = V_w/D_ff
TF = D_s/D_ff
B_ambient = L_ambient/4πD_ambient ²
B_device = L_device/4πD_vb ²) × TF
Von den unabhängigen Parametern werden die ersten fünf im wesentlichen durch die Umgebung bestimmt, in der die Vorrichtung angebracht ist. In einem U-Bahnsystem werden zum Beispiel diese fünf Parameter durch die Querschnitte des Tunnels und des Zugs, die Zuggeschwindigkeit und die Beleuchtung im Zug bestimmt. Auf einem Fußgängerweg oder im Inneren eines Gebäudes, als ein anderes Beispiel, werden diese Parameter durch die Abmessung des Fußgängerwegs oder der Eingangshalle, die Fußgänger-Gehgeschwindigkeit und die Umgebungsbeleuchtungsbedingungen bestimmt.
c und die abhängigen Parameter R und FR werden durch die Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung eingeschränkt, und dadurch, daß das Bild der Vorrichtung bedeutungsvoll sei und nicht allzusehr durch Verwischen beeinträchtigt werde. D_i' wird entweder durch die Umgebung (die Breite eines U-Bahnfensters zum Beispiel) oder durch die Anforderungen des Bildes, das durch die Vorrichtung angezeigt werden soll (wie ästhetische Überlegungen) oder beides eingeschränkt. Diese restlichen abhängigen Parameter werden durch die unabhängigen Parameter bestimmt.
Wenn diese Parameter im wesentlichen nicht eingeschränkt sind, ist ein sehr viel größerer Spielraum bei den verbleibenden vier unabhängigen Parametern zulässig, und die spezifischen Beziehungen, die unten angegeben werden, müssen nicht eingehalten werden. Solche gelockerten Bedingungen treten zum Beispiel in Verbindung mit einem Oberflächenzug auf, der sich außen in einer ebenen Umgebung bewegt, wenn D_vs großteils unbeschränkt ist. Manchmal führt ein im wesentlichen unbeschränkter Parameter zu einer Umgebung, wo die Vorrichtung überhaupt nicht verwendet werden kann, wie wo sich der Umgebungslichtpegel beträchtlich und zufällig ändert oder die Betrachtergeschwindigkeit vollständig unbekannt ist.
Die Beschränkungen der restlichen unabhängigen Parameter werden am besten als eine Reihe von Ungleichungen ausgedrückt und werden unten hergeleitet.
Kombinieren der Beziehungen 6, 7 und 10 liefert die minimale Schlitzbreite, Ds ≥ c × (Bambient/Bdevice)(Dbs × Di')/Dvs ≥ c × (Lambient/Ldevice)(Dvb 2/Dambient 2)(Dbs × Di')/Dvs (11 )Lösen der Beziehung 9 nach D_s ergibt, Ds ≤ (Di' × Dbs)/(R × Dvs)Kombinieren der Beziehungen 11 und 12 beschränkt die Schlitzbreite von oben und unten: c × Lambient/Ldevice)(Dvb 2/Dambient 2)(Dbs × Di')/Dvs ≤ Ds ≤ (Di' × Dbs)/(R × Dvs) (13).
In dieser Beziehung sind L_ambient und alle Abstände mit der Ausnahme der Schlitzbreite im wesentlichen durch die Umgebung eingeschränkt, und R und c sind durch die Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahrnehmung eingeschränkt. Wie oben erläutert, kann zur Vereinfachung der Berechnung D_ambient durch D_vs approximiert werden; man beachte auch, daß (D_bs × D_i')/D_vs = D_i. Die Ungleichheit zwischen den weit linken und weit rechten Seiten der Beziehung erzwingt eine minimale Helligkeit für die Vorrichtung L_device. Das heißt, wenn die Helligkeit der Vorrichtung unter eine Minimalschwelle liegt, wird das Vorrichtungsbild zu dunkel sein, um in der Helligkeit der Umgebung des Betrachters zu sehen zu sein.
Sobald die Helligkeit der Vorrichtung ausreichend hoch ist, bestimmen die Ungleichungen zwischen D_s und der weit linken und weit rechten Seite der Beziehung den zulässigen Schlitzbreitenbereich. Eine kleinere Schlitzbreite ergibt eine höhere Auflösung aber eine kleinere Helligkeit, und eine größere Schlitzbreite ergibt Helligkeit auf Kosten der Auflösung. Eine höhere Helligkeit der Vorrichtung erweitert das untere Ende des zulässigen Schlitzbreitenbereichs.
Eine andere ähnliche Beziehung für den Rahmen-Rahmen-Abstand kann aus den Beziehungen oben abgeleitet werden. Beziehung 3 kann geschrieben werden als Dff ≥ Di ≥ ( Di' × Dbs)/Dvs (14).
Beziehung 2, Rahmenfrequenz = V_w/D_ff, kann umgeschrieben werden Dff ≤ Vw/FR, (15)wobei FR die Rahmenfrequenz bezeichnet und die Gleichheit sich zu einer Ungleichheit geändert hat, um zu widerzuspiegeln, daß FR eine minimale Rahmenfrequenz ist, die notwendig ist, damit der Animationseffekt funktioniert. Kombinieren der Beziehungen 14 und 15 ergibt, (Di' × Dbs)/Dvs ≤ Dff ≤ Vw/FR (16).
V_w und alle Abstände mit der Ausnahme von D_ff werden im wesentlichen durch die Umgebung eingeschränkt, und FR wird durch die Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahrnehmung eingeschränkt. Daher definiert die Beziehung einen zulässigen Bereich für D_ff. Sie stellt auch eine Bedingung an die Umgebungen, in denen die vorliegende Erfindung angewendet werden kann – d.h. wenn die Ungleichheit zwischen der weit linken und weit rechten Seiten der Beziehung nicht gilt, wird die vorliegende Erfindung nicht nutzbar sein.
Auswählen eines niedrigeren D_ff setzt Rahmen zweiter Ordnung näher zu Rahmen erster Ordnung, während es die Rahmenfrequenz verbessert. Senken von D_ff erhöht außerdem den Durchlaßbruchteil, ohne die Auflösung zu senken. Auswählen eines höheren D_ff bewegt die Bilder auf Kosten einer reduzierten Rahmenfrequenz weiter auseinander.
Obwohl im Prinzip die Vorrichtung 10 keine eingebaute Lichtquelle für ihren Betrieb benötigt, wenn das Umgebungslicht ausreichend ist, wie im Außenbereich (der Deckel 21 oder das Rückbrett 23 müßten lichtdurchlässig sein), erlegt in der Praxis die Verwendung von sehr schmalen Schlitzen eine solche Anforderung auf. Das heißt, wenn sie unter Bedingungen mit sehr geringem Umgebungslicht betrieben wird und eine moderate Auflösung erwünscht ist, wird eine helle innere Beleuchtung bevorzugt. Die Bezeichnung „innere" bezeichnet das Volumen der Vorrichtung 10 zwischen dem Rückbrett 23 und dem Schlitzbrett 22, im Gegensatz zu „äußere", was jeder andere Ort ist. Das Innere enthält die sichtbaren Bilder 230, kann jedoch ansonsten leer sein oder eine Haltestruktur, Beleuchtungsquellen, optische Schutzschirme usw. enthalten, die oben in Verbindung mit den 1, 2 und 2A beschrieben werden.
Außerdem sollte diese Beleuchtung vorzugsweise nicht das Äußere der Vorrichtung beleuchten, oder die Umgebung des Betrachters beleuchten oder den Betrachter direkt erreichen, da ein größerer Kontrast zwischen dem dunklen Äußeren und hellen Inneren das Aussehen des endgültigen Bildes verbessert. Diese Beleuchtungsanforderung ist weniger lästig, als jene für stroboskopische Vorrichtungen – in einer U-Bahntunnelumgebung muß diese Beleuchtung nicht heller sein, als mit einem gewöhnlichen häuslichen/kommerziellen Typ von Beleuchtung erreichbar ist, wie Leuchtstoffröhren. Die Beleuchtung sollte vorzugsweise konstant sein, damit keine Zeitsteuerungskomplikationen auftreten. Vorzugsweise sollte das Innere der Vorrichtung 10 physikalisch so gut wie möglich von der äußeren U-Bahntunnelumgebung, die oben erläutert wird, abgedichtet sein, während vorzugsweise die Wärmeableitung von der Lichtquelle zugelassen wird, falls notwendig. Die Hülle kann auch verwendet werden, um die Beleuchtung des Inneren zu unterstützen, indem sie Licht reflektiert, das andernfalls nicht zu den sichtbaren Bildern 230 geleitet würde.
Zwei Beispiele zeigen detaillierter, wie die verschiedenen Parameter miteinander zusammenhängen.
Beispiel 1
Das erste Beispiel veranschaulicht, wie alle Beschränkungen dazu tendieren, sich zu lockern, wenn V_w zunimmt. Zum Beispiel können in einem typischen U-Bahnsystem die folgenden Parameter auferlegt sein:

V_w ≈ 30 mph (Zuggeschwindigkeit)
D_bs ≈ 6 Inch (Raum zwischen Zug und Wand)
D_vs ≈ 6 Fuß (Hälfte der Breite eines Zugs, für den durchschnittlichen Ort eines Betrachters 30 im Wagen)
D_i' ≈ 3 Fuß (Breite des Zugfensters)

Durch die Beziehungen (3) und (1), Dff ≥ Di ≥ (Di' × Dbs)/Dvs ≥ (3 ft × 0, 5 ft)/6 ft ≥ 0, 25 Fuß (17).
Wenn die Bilder aneinander stoßen gelassen werden, so daß D_ff = D_i, wird die maximale Rahmenfrequenz erhalten. Dann durch Beziehung (2), Rahmenfrequenz 30 mph/0,25 ft = 176 Rahmen pro Sekunde (18).
Bei dieser Rate können die Parameter in einem großen Ausmaß eingestellt werden, während immer noch eine Animation mit hoher Qualität erhalten wird. Diese Rahmenfrequenz ist ebenfalls hoch genug, um eine Verschachtelung von Bildern (siehe oben) zuzulassen, falls erwünscht, trotz der Reduzierung der effektiven Rahmenfrequenz, die sich aus der Verschachtelung ergibt.
Beispiel 2
Das zweite Beispiel veranschaulicht, wie sich die Beschränkungen nahe der minimalen Rahmenfrequenz verschärfen. Um die niedrigste praktikable V_w zu finden, seien die folgenden Parameter vorausgesetzt:

Rahmenfrequenz = 20 Rahmen/s
D_bs ≈ 6 Inch
D_vs ≈ 6 Fuß
D_i' ≈ 2 Fuß
Durch Beziehung (1),
D_i = (D_bs × D_i')/D_vs = (0,5 ft × 2 ft)/6 ft = 2 Inch
Für aneinanderstoßende Bilder, D_ff = D_i, und V_w = D_ff × Rahmenfrequenz = 2 Inch × 20 Rahmen/s = 40 Inch/s,

Die Bedeutung dieses letzten Resultats – daß die Vorrichtung erfolgreich dem Fußgängerverkehr Qualitätsanimationen anzeigen kann – erhöht die potentielle Anwendbarkeit dieser Vorrichtung relativ zu stroboskopisch begründeten Anordnungen.
Die folgenden alternativen exemplarischen Ausführungsformen liegen innerhalb des Geistes und Rahmens der Erfindung.
8 veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform 80, die den optimalen Betrachtungswinkel der Animation ändert. In der Vorrichtung 80 trägt das Rückbrett 83 Bilder 830, die mit einem spitzen Winkel zum Rückbrett 83 geneigt sind, wobei der Betrachtungswinkel sich von einem rechten Winkel zu diesem spitzen Winkel ändert. Diese Veränderung läßt eine natürlichere Betrachtung durch einen Fußgänger zu, indem sie zum Beispiel keine weite Drehung des Kopfes des Fußgängers weg von der Bewegungsrichtung erfordert. Diese Ausführungsform kann außerdem Bilder zweiter Ordnung beseitigen.
9 veranschaulicht eine weitere exemplarische Ausführungsform 90, die ähnliche zur Vorrichtung 80 ist, in der jedoch das Schlitzbrett 92 ebenfalls angewinkelt ist. Diese Verfeinerung stellt erneut eine natürlichere Betrachtungsposition für einen Fußgänger bereit. Die asymmetrische dreieckige Gestaltung läßt eine natürliche Betrachtung für Betrachter zu, die sich von links nach rechts bewegen. Eine (nicht gezeigte) symmetrische Gestaltung, in der die Draufsicht des Schlitzbretts zum Beispiel mehr einer Reihe von gleichschenkeligen Dreiecken ähnelt, könnte sich Betrachtern anpassen, die sich in beide Richtungen bewegen.
10 veranschaulicht eine Technik, ein Schlitzbrett 101 als das Rückbrett eines anderen Schlitzbretts 102 zu verwenden, während gleichzeitig dieses Schlitzbrett 102 als das Rückbrett des ursprünglichen Schlitzbretts 101 verwendet wird. Diese Anordnung läßt die Rücken-an-Rücken-Anbringung von zwei Vorrichtungen im Raum von einer zu. Diese Vorrichtung 100 kann verbessert werden, indem ein Satz von Schlitzen von dem anderen um D_i/2 oder einen gewissen Bruchteil von D_i versetzt wird.
11 zeigt eine einfache schematische Draufsicht einer Vorrichtung 100. Schlitze 220 eines Schlitzbretts 101 sind zwischen Schlitzen 220 auf dem entgegengesetzten Schlitzbrett 102 zentriert, das als das Rückbrett des erstgenannten Schlitzbretts dient. Das heißt, zwischen Schlitze 220 eines Schlitzbretts befinden sich Bilder 230, die durch das andere Schlitzbrett sichtbar sind, und umgekehrt. Da die Schlitze sehr schmal sind, erzeugt ihre Anwesenheit im Rückbrett eine vernachlässigbare Ablenkung.
12 zeigt eine andere Ausführungsform 120, die ähnlich zur Vorrichtung 100 ist, jedoch einen Satz gekrümmter Bilder 1230 (wie in 7) aufweist, die zu Schlitzen 220 gegenüberliegender Schlitzbretter/Rückbretter 101, 102 weisen. Die Vorrichtung 120 weist folglich die Eigenschaften und Vorteile sowohl der Vorrichtung 70 als auch der Vorrichtung 100 auf.
13 veranschaulicht einen Rollentyp eines Bildanzeigemechanismus 130, der an der Position des Rückbretts angeordnet werden kann. Die Rollen können mehrere Sätze von Bildern aufweisen, die gewechselt werden können, indem einfach ein Satz von Bildern auf einen anderen gerollt wird. Ein solcher Mechanismus läßt es zu, daß das Wechseln der Bilder beträchtlich vereinfacht wird. Um von einer Animation zu einer anderen zu wechseln, anstatt manuell jedes Bild zu wechseln, kann man solche Rollen zu einem anderen Satz von Bildern rollen. Dieser Wechsel könnte manuell oder automatisch durchgeführt werden, zum Beispiel durch einen Zeitgeber. Indem Schlitze 220 eingebaut werden, kann der Mechanismus 130 in der Vorrichtung 100 oder der Vorrichtung 120 verwendet werden.
Noch eine weitere exemplarische Ausführungsform 140 wird in den 14 und 15 gezeigt. In der Vorrichtung 140 wird ein „Rückbrett" 141 mit seinen Bildern 142 zwischen dem Betrachter 30 und einer Reihe von Spiegeln 143 angeordnet. Jeder Spiegel 143 weist vorzugsweise im wesentlichen dieselbe Größe und Orientierung wie alle Schlitze auf, die in den obenerwähnten Ausführungsformen verwendet worden wären. Die Spiegel 143 sind vorzugsweise auf einem Brett 144 angebracht, das die Stelle des Schlitzbretts einnimmt, jedoch könnten die Spiegel 143 einzeln oder an irgendeiner anderen geeigneten Befestigung angebracht werden. Die Prinzipien der Arbeitsweise der Vorrichtung 140 sind im wesentlichen dieselben wie jene für die obenerwähnten Ausführungsformen. Da jedoch das „Rückbrett" 141 die Sicht auf die Spiegel 143 durch den Betrachter 30 versperren würde, kann das „Rückbrett" 141 über oder unter der Sichtlinie des Betrachters 30 angeordnet werden. Wie in den 14 und 15 gezeigt, befindet sich das „Rückbrett" 141 über der Sichtlinie des Betrachters 30. Wie in den 14 und 15 gezeichnet, sind außerdem sowohl das „Rückbrett" 141 als auch das „Spiegelbrett" 144 geneigt. Jedoch kann mit einer geeigneten Anordnung die Neigung der Bretter 141, 144 nicht notwendig sein. Wie im Fall eines Schlitzbretts wird das „Spiegelbrett" 144 am besten funktionieren, wenn seine Nicht-Spiegelabschnitte dunkel sind, um den Kontrast zu den Bildern zu erhöhen.
Eine komplette Animation, die unter Verwendung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung angezeigt wird, kann zur Verwendung in einem U-Bahnsystem eine Länge von einem beträchtlichen Bruchteil einer Meile (oder mehr) aufweisen. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann eine solche Animation implementiert werden, indem das Rückbrett, das die Bilder trägt, für eine solche Animation in kleinere Einheiten unterbrochen wird, wobei mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen bereitgestellt werden, die sich der lokalen Gestaltung der U-Bahntunnelstruktur anpassen, wo dies machbar ist. Viele U-Bahnsysteme weisen eine wiederholte Haltestruktur längs der Länge eines Tunnels auf, an der solche modularen Vorrichtungen in einer mechanisch vereinfachten Weise angebracht werden können.
Als Beispiel weist das U-Bahnsystem von New York City in seinem gesamten Tunnelnetz regelmäßig beabstandete Säulen von Stützdoppel-T-Trägern zwischen vielen Paaren von Gleisen auf. Die Installation der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann beträchtlich erleichtert werden, indem diese Doppel-T-Träger, ihr regelmäßiger Abstand, und die Gewißheit ihrer Anordnung genau längsseits, jedoch außerhalb des Weges des Züge genutzt werden. Jedoch sollte dieses einzelne Beispiel nicht so aufgefaßt werden, daß es die Anwendbarkeit genau auf ein U-Bahnsystem beschränkt.
Die Modularisierungstechnik hat viele andere Vorteile.
Sie hat das Potential, den Aufbau und die Wartung zu erleichtern, indem sie Strukturen nutzt, die explizit mit der Absicht der Planung und Ausführung der U-Bahntunnel gestaltet werden. Die Doppel-T-Trägerstruktur ist robust und greift sicher nicht in den Raum der Bahn ein. Die konstante Größe der Doppel-T-Träger regelt D_bs gleichmäßig, wobei Gestaltungsüberlegungen vereinfacht werden. Zusätzlich werden Kosten und Planungsschwierigkeiten vermindert, insofern daß die Vorrichtung leicht an das Äußere der Stützen ohne Bohren oder möglicherweise zerstörende Veränderungen an der vorhandenen Struktur angebracht werden kann.
16 stellt schematisch ein Beispiel der Modularisierung dar, die für die doppelseitige Vorrichtung der 10 und 11 möglich ist. Wie gezeigt, wird die Konstruktion der gesamten Länge der beiden Schlitzbretter, deren Länge eine halbe Meile oder mehr betragen kann, auf die Konstruktion vieler identischer Schlitzbretter 160 reduziert, die jeweils etwa so lang wie der Abstand zwischen benachbarten Doppel-T-Trägersäulen 161 (z.B. etwa fünf Fuß) sind. Jedes der Schlitzbretter wird dann an einem Paar vorhandener Stützdoppel-T-Träger angebracht, zusammen mit anderen Teilen der Vorrichtung, wie oben beschrieben.
17 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Einzeleinheit der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die Einzeleinheit-Anzeigevorrichtung 1700 weist zwei Bilder 1730A und 1730B auf, die an einer Oberfläche des Rückbretts 1723 angebracht sind. Die Bilder 1730A und 1730B entsprechen einem einzelnen Schlitz 1720 des Schlitzbretts 1722, und jede gehört zu einer anderen Bilderreihe (z.B. einer Reihe A und einer Reihe B). Jede Bilderreihe projiziert unabhängig unter einem jeweiligen Betrachtungswinkel eine getrennte Animation für einen Betrachter, der sich längs derselben Trajektorie bewegt.
Diese getrennten Animationen können dieselben oder andere sein. Die Vorrichtung 1700 ist besonders vorteilhaft in räumlich eingeschränkten Umgebungen, da zwei Animationen von einer einzelnen Anzeigevorrichtung projiziert werden können.
Jede Bilderreihe kann vorteilhaft so angeordnet werden, daß sie getrennte Animationen für einen Betrachter projiziert, des sich längs einer Trajektorie in entweder dieselbe Richtung oder entgegengesetzte Richtungen bewegt. Wenn zum Beispiel sowohl die Bilderreihe A als auch die Bilderreihe B relativ zueinander in einer Vorwärtsabfolge angeordnet sind (z.B. A1, B1, A2, B2, A3, B3 usw.), kann ein Betrachter, der sich in dieselbe Richtung bewegt, unter einem Betrachtungswinkel (d.h. längs einer Sichtlinie) eine Animation und unter einem zweiten Betrachtungswinkel (d.h. längs einer zweiten Sichtlinie) eine zweite Animation sehen. Dies wird in 18 gezeigt, wo Fußgänger 1801 und 1802 beide in die Richtung 1803 auf dem Fußgängerweg 1805 gehen, der im wesentlichen parallel zur Vorrichtung 2300 ist (was in 23 detaillierter gezeigt wird). Der Fußgänger 1802 kann eine Animation sehen, wenn er auf die Vorrichtung 2300 längs der Sichtlinie 1807 blickt, und der Fußgänger 1802 kann eine zweite Animation sehen, wenn er auf die Vorrichtung 2300 längs der Sichtlinie 1808 blickt.
Wenn umgekehrt die Bilder B relativ zu den Bildern A in einer Rückwärtsabfolge angeordnet sind (z.B. A1, Bn, A2, Bn-1...An-1, B2, An, B1) , können Betrachter, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen, jeweils getrennte Animationen sehen. Dies wird in 19 gezeigt, wo ein Fußgänger 1901, der in die Richtung 1903 geht, eine Animation sehen kann, wenn er auf die Vorrichtung 2200 (was in 22 detaillierter gezeigt wird) längs einer Sichtlinie 1907 blickt, während ein Fußgänger 1902, der in die entgegengesetzte Richtung 1904 geht, eine zweite Animation sehen kann, wenn er auf die Vorrichtung 2200 längs der Sichtlinie 1908 blickt.
20 zeigt eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung 1700, in der Bilder A-B vorzugsweise in einer Rückwärtsabfolge relativ zueinander angeordnet sind. Ein erster Betrachter, der durch den Schlitz 2020 längs der Sichtlinie 2001 blickt, kann die Mitte des Bildes 2030B sehen, während ein zweiter Betrachter, der durch den Schlitz 2020 längs der Sichtlinie 2002 blickt, die Mitte des Bildes 2030A sehen kann. Die Breiten der Bilder 2030A und 2030B sind vorzugsweise gleich, jedoch brauchen sie das nicht sein. Die Bilder 2030A und 2030B sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet, wobei ihre gemeinsame Grenze mit dem Schlitz 2020 längs der Normallinie 2011 ausgerichtet ist. Diese Symmetrie und Grenzausrichtung sind ebenfalls nicht erforderlich, wie in anderen Ausführungsformen dargestellt wird, die unten beschrieben werden. Die Betrachtungswinkel α und β werden jeweils von der Normallinie 2011 gemessen, und während sie in dieser Ausführungsform zueinander gleich sind, müssen sie das nicht sein, da die Betrachtungswinkel durch die Gestaltung ausgewählt werden, was ebenfalls unten beschrieben wird. Für diese Ausführungsform werden die Betrachtungswinkel α und β ebenfalls so ausgewählt, daß sie annähernd gleich dem Verhältnis der halben Bildbreite zum Abstand zwischen dem Rückbrett 2023 und dem Schlitzbrett 2022 sind. Während andere Teile der Bilder 2030A und 2030B von anderen Winkeln α und β gesehen werden können, findet eine optimale Betrachtung jeder projizierten Animation bei den Winkeln α und β statt (d.h. längs der Sichtlinien zu den Bildmitten) Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Projektion von nur zwei Bilderreihen beschränkt (d.h. eine Vorrichtung, die zwei Bilder pro Schlitz aufweist). Im Prinzip kann die vorliegende Erfindung eine beliebige Anzahl von Bildern pro Schlitz aufweisen, die eine beliebige Anzahl von Animationen projizieren. Zum Beispiel weist eine Einzeleinheit einer Anzeigevorrichtung 2100, die in 21 gezeigt wird, erfindungsgemäß vier Bilder 2130A–D pro Schlitz 2120 auf. Jedes Bild 2130A-D kann gesehen werden, wenn es längs der zugehörigen Sichtlinie jenes Bildes betrachtet wird (von denen sich jedes gemessen von der Normallinie 2111 an einem anderen Betrachtungswinkel befindet). Zum Beispiel kann das Bild 2130A gesehen werden, wenn es längs der Sichtlinie 2102 betrachtet wird, und das Bild 2130B kann gesehen werden, wenn es längs der Sichtlinie 2104 betrachtet wird.
Die Anzahl der Bilder pro Schlitz wird jedoch durch praktische Erwägungen begrenzt. Zum Beispiel ist eine primäre Überlegung die Betrachtergeschwindigkeit relativ zur Vorrichtung – mehr Bilder pro Schlitz erhöhen im allgemeinen den Rahmen-Rahmen-Abstand, was die Rahmenfrequenz senkt. Rahmenraten von weniger als 15 Rahmen pro Sekunde führen zu einer schlechten Animation und sollten daher vermieden werden. Wenn die Bildweiten gesenkt werden, um den erhöhten Rahmen-Rahmen-Abstand auszugleichen, wird die Auflösung des projizierten Bildes, die ungefähr gleich dem Verhältnis der Schlitzbreite zur Bildbreite ist, abnehmen. Wenn die Auflösung erhöht wird, indem die Schlitzbreite gesenkt wird, wird weniger Licht durch das Schlitzbrett durchgelassen, was folglich eine hellere Beleuchtung erfordert. Dies kann die Wärmeausstrahlung und die Betriebskosten erhöhen. Außerdem kann eine präzisere Bearbeitung (z.B. Laserbearbeitung) erforderlich sein, um engere Schlitze zu bilden. Dies kann die Herstellungskosten erhöhen. Andere Überlegungen können ebenfalls die Anzahl der Bilder pro Schlitz begrenzen.
22 ist eine schematische Draufsicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2200. Die Vorrichtung 2200 weist zwei Bilder pro Schlitz auf, bei denen die Bilderreihe B in einer Rückwärtsabfolge relativ zur Bilderreihe A angeordnet ist. Folglich kann ein Betrachter, der sich von links nach rechts bewegt, eine Animation der Bilder 2230A1-A4 sehen, wenn wenn er die Vorrichtung 2200 längs der Sichtlinien 2201, 2203, 2205 und 2207 betrachtet. Ein Betrachter, der sich von rechts nach links bewegt, kann eine Animation der Bilder 2230B1-B4 sehen, wenn er die Vorrichtung 2200 längs der Sichtlinien 2202, 2204, 2206 und 2208 betrachtet.
Alternativ können die Bilderreihe A und die Bilderreihe B beide relativ zueinander in einer Vorwärtsabfolge angeordnet sein. 23 zeigt eine schematische Draufsicht eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 2300, die eine solche Anordnung von Bildern aufweist. Ein Betrachter, der sich von links nach rechts bewegt, kann eine Animation der Bilder 2330A1-A4 sehen, wenn er die Vorrichtung 2300 längs der Sichtlinien 2301, 2303, 2305 und 2307 betrachtet. Ein Betrachter, der sich ebenfalls von links nach rechts bewegt, kann eine Animation von Bildern 2330B1-B4 sehen, wenn er die Vorrichtung 2300 längs der Sichtlinien 2302, 2304, 2306 und 2308 betrachtet. Man beachte, daß Betrachter, die sich von rechts nach links bewegen, ebenfalls eine Animation der Bilder A oder B sehen können (abhängig von ihren Sichtlinien), jedoch in Rückwärtsabfolge (d.h. die Animationen werden rückwärts zu laufen scheinen). Folglich ist die Vorrichtung 2300 auf Umgebungen mit vorzugsweise Einbahnverkehr anwendbar.
Man beachte, daß die obenerwähnten Bildabfolgen lediglich veranschaulichend sind und nicht so aufgefaßt werden sollten, daß sie die Erfindung auf nur diese Abfolgen begrenzen. Andere Bildabfolgen sind möglich. Zum Beispiel kann in einigen Anwendungen eine Bildreihe, wie A1, A1, B1, A2, A2, B2, A3, A3, B3 usw. wünschenswert sein.
Die Prinzipien der Arbeitsweise und der Dimensionierung der Vorrichtung, die eine Mehrfachreihe von Bildern aufweist, ist im wesentlichen ähnlich zu jener der Vorrichtung, die einzelne Bilder pro Schlitz aufweist, wie zum Beispiel die Vorrichtung 10 der 1, 2 und 3. Jedoch ist die Positionierung jedes Bildes jeder Reihe relativ zum selben Schlitz aufgrund der Anzahl der Bildordnungen (z.B. erste, zweite und dritte) jeder Bilderreihe (z.B. Reihe A und B) komplexer, die durch jeden Schlitz sichtbar sind. Bezugnehmend auf 22, werden zum Beispiel die Sichtlinien 2201-2208 als Sichtlinien erster Ordnung bezeichnet, da die Bildreihen 2230A1-A4 und 2230B1- B4 die nächstgelegenen und vorzugsweise die einzigen Bilder sind, die jeweils durch die Schlitze 2220i-v gesehen werden. (Entsprechend werden die Sichtlinien 2301-2308 der 23 ebenfalls als Sichtlinien erster Ordnung bezeichnet.) In der Realität kann ein Betrachter jedoch imstande sein, unter geringfügig anderen Betrachtungswinkeln andere Ordnungen derselben Reihe ebenso wie Ordnungen einer anderen Reihe zu sehen. Während zum Beispiel die Bilder A1-A4 die beabsichtigten Bilder sind, die durch jeweilige Schlitze 2220i-v der Vorrichtung 2200 zu sehen sein sollen, wenn er sich von links nach rechts bewegt, kann ein Betrachter auch imstande sein, die Reihe B in Rückwärtsabfolge zu sehen (d.h. B4-B1). Außerdem kann ein Betrachter auch imstande sein, Bilder nicht der ersten Ordnung der Reihe A zu sehen. Zum Beispiel kann ein Betrachter auch imstande sein, die Bilder 2230A1 und 2230A3 zusätzlich zum Bild 2230A2 zu sehen, wenn er durch den Schlitz 2220ii schaut. Dieser Betrachter kann auch imstande sein, Bilder nicht der ersten Ordnung der Reihe B zu sehen (die rückwärts laufen). Solche projizierten Bilder werden wahrscheinlich als Reihe A von Fernsehbildschirmen mit abwechselnden Programmen erscheinen.
Auf andere Art erläutert, kann eine Animation der Bilder der Reihe A längs der Sichtlinien 2201, 2203, 2205 und 2207 erster Ordnung gesehen werden. Rechts von jener Animation wird sich die Animation der Bilder der Reihe B befinden, die zeitlich rückwärts laufen (da die sich die Bilder B in einer Rückwärtsabfolge relativ zu den Bildern A befinden). Rechts von jener Animation der Reihe B wird sich eine Animation zweiter Ordnung der Reihe A befinden – das heißt, eine Animation der Reihe A, die geringfügig relativ zur Animation zweiter Ordnung der Reihe A zeitlich versetzt ist. Rechts von jener Animation zweiter Ordnung der Reihe A wird sich die nächste Animation der Reihe B befinden, die ebenfalls rückwärts läuft und zeitlich relativ zur vorhergehenden Ordnung der Reihe B versetzt ist. Die Abfolgen von A vorwärts und B rückwärts gehen weiter, bis die Sichtlinie des Betrachters für jenen Schlitz durch das Schlitzbrett 2222 versperrt wird. Man beachte, daß derselbe mehrfache Animationseffekt bezüglich der Vorrichtung 2300 beobachtet werden kann, mit der Ausnahme, daß die Animationen der Reihe B nicht rückwärts laufen werden (da die Bilder A und B beide relativ zueinander gleich angeordnet sind).
Eine andere Überlegung hinsichtlich der Vorrichtung, die zwei Bilderreihen aufweist, ist daß die Betrachtungswinkel (z.B. die Winkel a und ß der 20) für Bilder erster Ordnung typischerweise ziemlich klein sind. Bilder erster Ordnung erscheinen bei fast 90° bezüglich der Bewegungsrichtung eines Betrachters. Während ein solcher Betrachtungswinkel für einen Betrachter vorzuziehen sein kann, der sich zum Beispiel in einem U-Bahnzug bewegt, ist ein solcher Betrachtungswinkel für Fußgänger nicht zu bevorzugen, denen Unannehmlichkeiten bereitet oder die verletzt werden könnten, während sie fast 90° zu ihrer Bewegungsrichtung schauen. Ein anderer Nachteil solch kleiner Betrachtungswinkel ist, daß von der Perspektive eines Betrachters nur eine kleine räumliche Trennung zwischen den beiden Bilderreihen vorhanden ist.
Vorteilhafterweise können sichtbare mehrere Ordnungen von Bildern und die Effekte kleiner Betrachtungswinkel erfindungsgemäß überwunden werden. Eine Lösung ist es, den Abstand zwischen benachbarten Bildern zu erhöhen, wie durch einen Abschnitt der Anzeigevorrichtung 2400 in 24 gezeigt. Ein solcher erhöhter Abstand D_s erhöht jedoch den Rahmen-Rahmen-Abstand, was die Rahmenfrequenz senkt. Um das auszugleichen, können andere Parameter justiert werden. Wenn zum Beispiel der Rückbrett-Schlitzbrett-Abstand gesenkt wird, läßt der erhöhte Dehnungseffekt eine kleinere Bildbreite zu, was den Rahmen-Rahmen-Abstand senkt, wobei folglich die Rahmenfrequenz erhöht wird. Dies kann auch Einstellungen anderer Parameter mit sich bringen.
Eine andere, bevorzugtere Lösung ist es, ein Bild anderer Ordnung auszuwählen, das durch jeden Schlitz betrachtet werden soll, und entsprechend die Sichtlinien auf vorzugsweise nur jene Bilder der ausgewählten Ordnung zu beschränken. Zum Beispiel kann sich ein komfortablerer (und sicherer) Betrachtungswinkel für einen Fußgänger aus der Betrachtung eines Bildes höherer Ordnung ergeben, wie zum Beispiel des Bildes 2530A4, das längs der Sichtlinie 2501 durch den Schlitz 25201 betrachtet wird, wie in 25 gezeigt. Wenn D_ff etwa die Hälfte von D_bs ist, dann ist das Bild 2530A4 gemessen von einer Linie normal zum Rückbrett 2523 unter einem Winkel von etwa 60° sichtbar. Folglich braucht ein Fußgänger nur etwa 30° von der Bewegungsrichtung jenes Fußgängers zu schauen, um eine Animation vierter Ordnung zu sehen. Die Sichtlinien auf alle anderen Ordnungen von Bildern sollte vorzugsweise versperrt werden. Während dies in einer Vorrichtung, die ein einzelnes Bild pro Schlitz aufweist, leicht durch die Verwendung von Schutzschirmen erreicht werden kann, stellt eine Vorrichtung, die mehrere Bilder pro Schlitz aufweist, die Schwierigkeit dar, die Sichtlinien eines Betrachters auf unerwünschte Ordnungen von Bildern zu beschränken, ohne die anderen Sichtlinien des Betrachters auf eine gewünschte Ordnung von Bildern zu beschränken.
Die 26 und 27 sind schematische Draufsichten eines Abschnitts der Vorrichtung 2200, die ausgewählte Bereiche von Sichtlinien 2601-2608 und 2701-2706 darstellen, die nicht versperrt werden sollten, damit Betrachter imstande sind, Animationen ausgewählter höherer Ordnung der Reihe A und Reihe B zu betrachten. Wie gezeigt, kann ein Betrachter, der sich von links nach rechts bewegt, entweder eine Animation zweiter Ordnung (26) oder dritter Ordnung (27) der Reihe A betrachten. Entsprechend kann ein Betrachter, der sich von rechts nach links bewegt, entweder eine Animation einer zweiten Ordnung (26) oder dritten Ordnung (27) der Reihe B betrachten. Um vorzugsweise Betrachter daran zu hindern oder mindestens einzuschränken, andere Bilder zu betrachten, sollten die Bereiche 2609-2613 und 2709-2712 versperrt werden.
28 zeigt eine exemplarische Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die Vorrichtung 2800 weist undurchsichtige Elemente 2809-2815 auf, die zwischen dem Schlitzbrett 2822 und dem Rückbrett 2823 angeordnet sind. Die undurchsichtigen Elemente 2809- 2815 versperren vorzugsweise Bereiche, durch die Betrachter andernfalls imstande wären, unerwünschte Bilder zu betrachten. Mit anderen Worten begrenzen undurchsichtige Elemente 2809-2815 vorzugsweise die Sichtlinien auf nur jene Bilder, die dazu bestimmt sind, durch Betrachter gesehen zu werden. Alternativ kann die Vorrichtung 2800 immer noch zufriedenstellende Animationen mit weniger als allen undurchsichtigen Elementen 2809-2815 erzeugen. Zum Beispiel kann immer noch eine zufriedenstellende Animation erzeugt werden, wenn nur die undurchsichtigen Elemente 2809-2811 oder die undurchsichtigen Elemente 2812-2815 verwendet werden.
29 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die Vorrichtung 2900 verwendet Schutzschirme, um Bereiche zu versperren, durch die Betrachter vorzugsweise nicht hindurch sehen sollten. Die Schutzschirme 2909-2911 erfüllen effektiv dieselbe Funktion wie die undurchsichtigen Elemente 2809-2815, sind jedoch im allgemeinen leichter und weniger kostspielig herzustellen und zu installieren. Die Schutzschirme 2909-2911 sind im wesentlichen parallel zu und zwischen dem Schlitzbrett 2922 und dem Rückbrett 2923 angeordnet, und können als ein drittes, im wesentlichen paralleles Brett aufgebaut sein. Die Seiten der Schutzschirme 2909-2911, die zum Schlitzbrett 2922 weisen, sind vorzugsweise sowohl nicht reflektierend als auch dunkel, um den Kontrast mit den Animationen zu erhöhen. Die Seiten der Schutzschirme 2909- 2911, die zum Rückbrett 2923 weisen, sind vorzugsweise weiß, hellfarben oder reflektierend, um die Lichtmenge zu erhöhen, die die Bilder beleuchtet, die am Rückbrett 2923 angebracht sind.
Es können auch Schutzschirme konstruiert werden für eine Vorrichtung, in der Betrachter, die sich in dieselbe Richtung bewegen, vorzugsweise auf bestimmte Sichtlinien für jede Bilderreihe beschränkt sind, wie zum Beispiel durch einen Abschnitt einer Vorrichtung 3000 in 30 gezeigt. Die Schutzschirme 3009-3017 versperren vorzugsweise die unerwünschtesten Sichtlinien, während sie Sichten längs der Sichtlinien 3001–3008 auf ausgewählte Ordnungen der Bilder der Reihe A und B zulassen.
Andere Schutzschirmanordnungen können ebenfalls verwendet werden, um unerwünschte Sichtlinien zu versperren. Zum Beispiel kann eine Reihe von Schutzschirmen, die den undurchsichtigen Elementen 2812- 2815 entsprechen, zusätzlich zu oder anstelle der Schutzschirme 2909-2911 verwendet werden. Im allgemeinen können mehrere Sätze von ebenen Schutzschirmen mehrere Sätze von undurchsichtigen Elementen ersetzen, und umgekehrt. Ferner kann jede Kombination von ebenen oder nicht ebenen Schutzschirmen verwendet werden, um bestimmte Bereiche zu versperren.
Insbesondere können „T-förmige" Schutzschirme sehr effektiv sein, Sichtlinien nur auf erwünschte Bilder zu begrenzen. Während zum Beispiel viele Sichtlinien auf unerwünschte Bildordnungen in der Vorrichtung 2900 und 3000 gesperrt werden, kann es immer noch möglich sein, unerwünschte Bildordnungen auf der äußersten rechten oder linken Seite eines unerwünschten Bildes zu sehen (z.B. kann es in Vorrichtung 2900 möglich sein, zusätzlich zum erwünschten Bild 2930A2 das Bild 2930B1 durch den Schlitz 29201 zu sehen). Dies kann durch Installation von Tförmigen Schutzschirmen 3109-3111 verhindert werden, wie in 31 gezeigt. Entsprechend können unerwünschte Bildordnungen, die in der Vorrichtung 3000 noch sichtbar sind, entweder unter Verwendung von T-förmigen Schutzschirmen 3211A, 3213A, 3215A und 3117A, wie in 32A gezeigt, T-förmigen Schutzschirmen 3211B, 3213B, 3215B und 3217B, wie in 32B gezeigt, oder einer Kombination beider gesperrt werden. Alternativ muß sich der vertikale Abschnitt eines T-förmigen Schutzschirms nicht in einem rechten Winkel zum horizontalen Abschnitt befinden.
Man beachte, daß während es möglich ist, Bildordnungen auszuwählen, die höher als jene sind, die oben beschrieben werden (d.h. höher als die erste Ordnung der 22 und 23, die zweite Ordnung der 26, die dritte Ordnung der 27 und die vierte Ordnung der 25), eine solche Auswahl von höheren Ordnungen von Bildern zu einer höheren Anzahl von Bereichen einer kleineren Winkelgröße führt, die gesperrt werden sollten, um zu verhindern, daß unerwünschte Ordnungen von Bilder betrachtet werden. Folglich erfordert die Auswahl höherer Ordnungen von Bildern und der entsprechende Versuch, die Sichten auf sie zu begrenzen, eine zunehmend höhere Präzision und ist daher um so weniger praktisch, je höher die ausgewählte Ordnung ist.
33 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Abschnitts einer erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die Anzeigevorrichtung 3300 weist eine Beleuchtung 3327 auf, die zum Beispiel aus Standardglühlampen oder Leuchtstoffröhren bestehen kann. Die Beleuchtung 3327 ist zwischen Schutzschirmen 3309-3311 und einem Rückbrett 3323 angeordnet, so daß die Bilder erleuchtet werden, ohne Betrachter direkt zu beleuchten. Die Beleuchtung 3327 kann auch ähnlich mit der Vorrichtung 3100, 3200A und 3200B verwendet werden.
Vorteilhafterweise kann eine Vorrichtung, die voneinander beabstandete, benachbarte Bilder aufweist, wie zum Beispiel die Vorrichtung 2400, erfindungsgemäß ebenfalls eine Beleuchtung, undurchsichtige Elemente oder Schutzschirme, oder beides aufweisen.
Außerdem können viele der anderen Ausführungsformen der oben beschriebenen Vorrichtung, wie zum Beispiel die gekrümmte Vorrichtung, die in 3A gezeigt wird, die Vorrichtung 100, die Vorrichtung 140 und die modularisierte Vorrichtung, die in 16 gezeigt wird, vorteilhafterweise mehrere Bilder pro Schlitz aufweisen. Der Rollenbildanzeigemechanismus 130 kann ebenfalls in einer Vorrichtung verwendet werden, die mehrere Bilder pro Schlitz aufweist. Ferner kann die Vorrichtung, die mehrere Bilder pro Schlitz aufweist, alternativ eine Lichtquelle aufweisen, die hinter einem lichtdurchlässigen Rückbrett angeordnet ist, ähnlich zum Beispiel zur Vorrichtung 200.
Folglich wird erkannt, daß eine Anzeigevorrichtung zur Verwendung in räumlich eingeschränkten Umgebungen bereitgestellt wird, die eine Mehrfachreihe von Standbilder so anzeigt, daß jede Reihe Betrachtern bewegt erscheint, die sich relativ zur Vorrichtung in Bewegung befinden. Ein Fachmann wird erkennen, daß die vorliegende Erfindung durch andere als die beschriebenen Ausführungsformen praktiziert werden kann, die zur Veranschaulichungszwecken und nicht zur Begrenzung dargestellt werden, und die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche begrenzt wird, die folgen.

Claims

Vorrichtung zur Anzeige einer Mehrfachreihe von Standbildern, wobei jede Reihe für einen Betrachter, der sich im wesentlichen mit einer bekannten Geschwindigkeit relativ zu der Mehrfachreihe im wesentlichen längs einer bekannten Trajektorie im wesentlichen parallel zu der Mehrfachreihe bewegt, eine bewegte Anzeige bildet, wobei die Vorrichtung aufweist: ein Rückbrett, das eine Rückbrettlänge längs der Trajektorie aufweist, wobei Standbilder jeder Reihe mit Standbildern der anderen Reihe verschachtelt sind und auf einer Oberfläche des Rückbretts angebracht sind, wobei jedes Standbild eine tatsächliche Bildbreite und eine Bildmitte aufweist, wobei die Bildmitten aufeinanderfolgender Bilder einer selben Reihe durch einen Rahmen-Rahmen-Abstand getrennt sind; und ein Schlitzbrett, das im wesentlichen parallel zu dem Rückbrett angeordnet ist und dessen Oberfläche gegenüberliegt und davon durch einen Brett-Brett-Abstand getrennt ist, wobei das Schlitzbrett in einem Betrachtungsabstand von der Trajektorie angeordnet ist, wobei der Brett-Brett-Abstand und der Betrachtungsabstand insgesamt einen Rückbrettabstand ausmachen, wobei das Schlitzbrett eine Schlitzbrettlänge längs der Trajektorie und mehrere Schlitze aufweist, die im wesentlichen senkrecht zur Schlitzbrettlänge verlaufen, wobei jeder Schlitz einem jeweiligen Bild jeder Reihe entspricht und eine längs der Schlitzbrettlänge gemessene Schlitzbreite und eine Schlitzmitte aufweist; wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ferner aufweist: mehrere Abschirmungen, wobei sich jede Abschirmung im wesentlichen parallel zu und zwischen dem Schlitzbrett und dem Rückbrett erstreckt, wobei jede Abschirmung mindestens eine Sichtlinie von dem Schlitzbrett zu dem Rückbrett versperrt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner eine Lichtquelle zwischen den Abschirmungen und dem Rückbrett aufweist, wobei die Lichtquelle betriebsfähig ist, die Bilder zu beleuchten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abschirmungen T-förmig sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede Reihe von einem jeweiligen Betrachtungswinkel relativ zu einem Betrachter sichtbar ist, der sich im wesentlichen längs der bekannten Trajektorie bewegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mindestens eine Reihe von einem jeweiligen Betrachtungswinkel relativ zu einem Betrachter sichtbar ist, der sich in eine erste Richtung im wesentlichen längs der bekannten Trajektorie bewegt, und mindestens eine andere Reihe von einem jeweiligen Betrachtungswinkel relativ zu einem Betrachter sichtbar ist, der sich im wesentlichen in eine zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung längs der bekannten Trajektorie bewegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mehrfachreihe zwei Reihen von Standbildern aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die beiden Reihen verschachtelt sind, so daß jedes Standbild einer Reihe, mit der Ausnahme eines ersten und letzten Standbilds der einen Reihe auf der Oberfläche zwischen zwei Standbildern der anderen der beiden Reihen angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Bild einer Reihe an ein Bild einer anderen Reihe anstößt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei zwei benachbarte Bilder durch einen Abstand getrennt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei Bilder einer ersten Reihe auf der Oberfläche in einer Vorwärtsabfolge angeordnet sind und Bilder einer zweiten Reihe auf der Oberfläche relativ zu den Bildern der ersten Reihe in einer Rückwärtsabfolge angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die ferner eine Lichtquelle zum Beleuchten der Bilder aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei: das Rückbrett lichtdurchlässig ist; und das Rückbrett sich zwischen der Lichtquelle und dem Schlitzbrett befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die ferner eine Hülle aufweist, um den Eintritt von Fremdmaterial zwischen das Schlitzbrett und das Rückbrett zu verhindern.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das Schlitzbrett und das Rückbrett Abschnitte der Hülle bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Rahmen-Rahmen-Abstand hinsichtlich der bekannten Geschwindigkeit ausgewählt wird, um eine gewünschte Rahmenfrequenz für jede Reihe zu erzeugen, die durch einen Betrachter gesehen werden soll, wobei die Rahmenfrequenz mindestens etwa 15 Rahmen pro Sekunde beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die bekannte Trajektorie ein U-Bahngleis ist, wobei der Betrachter ein Passagier in einem U-Bahnzug ist, der sich auf dem U-Bahngleis bewegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die bekannte Trajektorie ein Fußgängerweg ist, wobei der Betrachter ein Fußgänger auf dem Fußgängerweg ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei jede der Schlitzmitten mit einer jeweiligen Mehrzahl von Standbildern ausgerichtet ist, in denen jedes Bild dieser Mehrzahl zu einer anderen Reihe gehört.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei jede der Schlitzmitten längs einer Linie senkrecht zum Rückbrett mit einer jeweiligen Grenze zwischen zwei benachbarten Bildern ausgerichtet ist, in denen jedes Bild der beiden benachbarten Bilder zu einer anderen Reihe gehört.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Trajektorie, das Rückbrett und das Schlitzbrett gekrümmt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei, um jedes Bild im wesentlichen ohne Verwischen zu projizieren, die Schlitzbreite so ausgewählt wird, daß sie höchstens etwa ein Zehntel der tatsächlichen Bildbreite beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei: die Bilder zu einer Bildhelligkeit erleuchtet werden; und wenn sich der Betrachter in einer Umgebung befindet, die zu einer Umgebungshelligkeit erleuchtet wird, die Schlitzbreite mindestens gleich etwa einem Zehntel des Produkts aus (a) der tatsächlichen Bildbreite, (b) des Quadrats des Quotienten des Rückbrettabstandes und des Betrachtungsabstandes und (c) des Quotienten der Umgebungshelligkeit und der Bildhelligkeit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei die Schlitzbreite mindestens gleich etwa dem Produkt aus (a) der tatsächlichen Bildbreite, (b) des Quadrats des Quotienten des Rückbrettabstandes und des Betrachtungsabstandes und (c) des Quotienten der Umgebungshelligkeit und der Bildhelligkeit ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei jeweilige Schlitzmitten benachbarter Schlitze durch den Rahmen-Rahmen-Abstand getrennt sind.