DE69114790T2

DE69114790T2 - Direktsicht-Bildwiedergabeapparat.

Info

Publication number: DE69114790T2
Application number: DE69114790T
Authority: DE
Inventors: Koji Ashizaki; Senri Miyaoka; Sakuya Tamada; Masanobu Yamamoto
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1991-08-16
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2011-08-17
Also published as: DE69114790D1; EP0473343A1; EP0473343B1; US5355181A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Direktsicht-Bildwiedergabegerät zum Abbilden eines Bildes auf der Netzhaut eines Auges, wobei ein Laserstrahl verwendet wird, insbesondere zum Abbilden eines Stereobildes unter Verwendung eines Laserstrahls.
Bildanzeigegeräte, welche einen Laserstrahl verwenden, sind bekannt. Eines von derartigen Bildanzeigegeräten ist ein Projektionsbildanzeigegerät, wo ein Laserstrahl von einer Lichtquelle optisch in Abhängigkeit von einem Videosignal moduliert und dann horizontal und vertikal durch ein Abtastsystem abgetastet wird, wobei dann der abgetastete Laserstrahl auf einen Bildschirm projiziert wird. Charakteristisch für ein derartiges Gerät ist es, daß mit einem derartigen Gerät ein Bild mit einer hohen Helligkeit, einer hohen Auflösung und einer hohen Earbreinheit erhalten werden kann.
Ein derartiges Gerät, auf dem der Oberbegriff des Patentanspruchs 1 basiert, ist in der US-A 4 833 528, US-A 3 894 182, EP-A1 0 374 857 und DE-A 1 288 187 beschrieben, wobei diese Geräte 3-Farbsysteme aufweisen, bei denen 3 Laser verwendet werden.
Bei dem Bildanzeigegerät, das oben beschrieben wurde, besteht, da ein Bildschirm eine rauhe Oberfläche aufweist, eine Schwierigkeit darin, daß ein projizierter Laserstrahl gestreut wird, wodurch ein Flackern des Laserstrahls verursacht wird, d.h., daß ein sogenanntes Fleckrauschen erzeugt wird.
Die US-A 4 611 245 offenbart ein etwas verschiedenes System, bei welchem ein Laserstrahl dazu verwendet wird, eine LCD "Licht-Röhre" abzutasten, um ein Bild zu erzeugen, welches auf einen Bildschirm projiziert werden kann, wobei inkohärentes hochintensives Xenonlicht durch die Lichtröhre läuft.
Bildanzeigegeräte der oben erwähnten Art werden häufig dazu verwendet, ein Stereobild abzubilden, wie dies beispielsweise in der DE-A 1 288 187 beschrieben wurde. Es sind unterschiedliche Verfahren für solche Bildanzeigegeräte entwickelt und in verschiedenen Dokumenten offenbart worden, beispielsweise in Chihiro Masuda, "Three-Dimensional Display", Industrial Books, und "Attempt of Development of Three-Dimensional Display Till Now and Future View", Image Information, August 1985. Bildanzeigegeräte, die dreidimensionale Bildanzeigegeräte oder Stereobildanzeigegeräte sind, werden in die folgenden Arten klassifiziert:
(1) Zwei-Augen-Bildanzeige. Vom Standpunkt der Informationsmenge hat die Bildanzeige eine Informationsmenge für das linke und rechte Auge. Eine derartige Bildanzeige wird als stereoskope Bildanzeige bezeichnet.
(2) Eine Bildanzeige als Wiedergabebild eines Körpers, der in einer gewissen Lage in einem Raum schwimmend aussieht. Wenn somit ein sichtbarer Punkt sich bewegt, kann eine unterschiedliche Seitenfläche des abgebildeten Bildes gesehen werden. Eine derartige Bildanzeige hat eine Infornationsmenge gleich oder größer als die für mehrere Augen. Ein solches Bild wird als dreidimensionales Bild im engeren Sinne bezeichnet.
(3) Ein Bild, bei dem von einer optischen Täuschung Gebrauch gemacht wird.
Faktoren für ein Bild, das als Stereobild anerkannt wird, sind in der angefügten Tabelle 1 aufgelistet. Insbesondere sind beim Betrachten mit einem einzelnen Auge die Fokussierung, die Größe des Bilds, die bewegungstechnische Parallaxe und ein Ansichtsfeld Faktoren, und bei einer Ansicht mit zwei Augen ist die binokulare Konvergenz und eine binokulare Parallaxe ein zusätzlicher Faktor. Dies ist beispielsweise im "Television Society Bulletin" Vol. 43, Nr. 8, 1989 offenbart.
Faktoren einer Stereo-Wahrnehmung mit herkömmlichen Stereo-Anzeigevorrichtungen, die in den oben erwähnten Dokumenten usw. offenbart sind, sind in der beigefügten Tabelle 2 klassifiziert dargestellt.
Bildanzeigegeräte zur Anzeige eines Stereobildes sind weiter in mehreren Patenten, beispielsweise in der JP-A 62- 77794, JP-A 56-69612 und der US-PS 4 799 103 offenbart.
Das Anzeigegerät, das in der offengelegten JP 01042998 offenbart ist, weist jedoch den Nachteil auf, der darin besteht, daß ein lichtemittierender Körper ein divergentes Licht emittieren muß, so daß es schwierig ist, sowohl eine hohe Auflösung als auch eine ausreichende Helligkeit zu erzielen.
Das in der offengelegten JP-A 62-77794 gezeigte Gerät weist den Nachteil auf, der darin besteht, daß es schwierig ist, das Gerät zu realisieren, da eine variable Fokuslinsenanordnung mit einem empfindlichen Profil vorbereitet werden
Das in der japanischen offengelegten Patentanmeldung JP-A 56-69612 offenbarte Gerät weist den Nachteil auf, der darin besteht, daß es schwierig ist, einen Bildschirm mit einer hohen Geschwindigkeit zu verschieben und nebenbei eine mögliche Störung der Bildqualität durch Fleckrauschen nicht vermieden werden kann.
Das in der US-PS 4 799 103 offenbarte Gerät weist weiter den Nachteil auf, der darin besteht, da es einen variablen Fokusspiegel aufweist, ein sogenanntes Phantombildphenomen, wo die Innenseite oder die entgegengesetzte Seite eines Körpers abgebildet wird, vorkommen kann, und es nicht geeignet ist, ein Bild eines Bildsignals, das von einem Fernsehsender oder dergleichen herkommt, abzubilden, wo eine Rasterabtastung durchgeführt wird.
Weiter ist den oben beschriebenen Anzeigegeräten gemeinsam, daß es, wenn ein dreidimensionales Bild als Realbild angezeigt wird, einen komplizierten Aufbau aufweist und eine große Baugröße erfordert.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Direktsicht-Bildwiedergabegerät bereitzustellen, bei dem ein gutes Bild bei einer kleinen Lichtmenge und einem niedrigen Leistungsverbrauch abgebildet werden kann, wobei ein Laserstrahl verwendet wird, ohne das Fleckenrauschen zu erzeugen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Direktsicht-Bildwiedergabegerät mit einer kleinen Baugröße und einem einfachen Aufbau bereitzustellen, mit dem ein Stereobild abgebildet werden kann.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Direktsicht-Bildwiedergabegerät bereitgestellt, mit:
einer Lichtquelle zum Emittieren eines Laserstrahls;
einer Videosignalliefereinrichtung zum Liefern eines Videosignals;
einer Modulationseinrichtung zum optischen Modulieren des Laserstrahls, der von der Lichtquelle emittiert wird, in Abhängigkeit vom Videosignal, das von der Videosignalliefereinrichtung geliefert wird;
einer Abtastsignaliefereinrichtung zum Liefern eines Abtastsignals; und
einer Abtasteinrichtung zum horizontalen und vertikalen Abtasten des modulierten Laserstrahls für das Abtastsignal in Abhängigkeit vom Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung geliefert wird, gekennzeichnet durch
ein optisches Projektionssystem zum Projizieren des abgetasteten Laserstrahls, der von der Abtasteinrichtung empfangen wird, um ein Bild des Laserstrahls auf der Netzhaut eines Auges eines Betrachters des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts zu bilden.
Bei dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät wird ein Laserstrahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, moduliert, beispielsweise bezüglich der Intensität in Abhängigkeit von einem Videosignal durch die Modulationseinrichtung und dann horizontal und vertikal durch die Abtasteinrichtung abgetastet. Der so abgetastete Laserstrahl wird auf der Netzhaut eines Auges durch das optische Projektionssysten fokussiert, um ein Bild des Laserstrahls zu bilden, so daß dieses optisch umaittelbar durch einen Betrachter des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts betrachtet werden kann.
Da das Bild durch einen Laserstrahl gebildet wird, ist die Farbreinheit hoch und es kann eine hohe Auflösung erzielt werden. Da weiter das gesamte Licht in Richtung auf eine Auge gerichtet ist, kann eine hohe Helligkeit mit einer kleinen Lichtmenge erzielt werden. Weiter kann die Erzeugung von Fleckrauschen, das auf einem Projektionsbildgerät beobachtet wird, bei dem ein Laserstrahl verwendet wird, vermieden werden, und demnach kann ein gutes Bild bei einem niedrigen Leistungsverbrauch erzielt werden.
Das Bildanzeigegerät kann weiter eine Tiefensignalliefereinrichtung aufweisen, um eine Tiefeninformation zu liefern, und ein variables optisches Fokussystem, um die Tiefeninformation bereitzustellen, die von der Tiefensignalliefereinrichtung zum modulierten Laserstrahl geliefert wird, der von der Modulationseinrichtung empfangen wird.
Das variable optische Fokussystem kann außerdem in der Abtasteinrichtung oder dem optischen Projektionssystem vorhanden oder darin integriert sein.
Bei diesem Gerät wird die Tiefeninformation durch das variable optische Fokussystem gegenüber einem Laserstrahl in einem geeigneten Zustand nach einer optischen Modulation durch die optische Modulationseinrichtung bereitgestellt, und der Laserstrahl wird, nachdem er in Abhängigkeit von einem Abtastsignal durch die Abtasteinrichtung abgetastet wurde, fokussiert, um ein Bild auf der Netzhaut eines Auges zu bilden. Folglich kann das Direktsicht-Bildwiedergabegerät ein Stereobild abbilden, ohne ein Phantombild verglichen mit einem anderen Tiefenabtastungs-Anzeigesystem zu erzeugen, wobei dieses bei einer kleinen Baugröße mit einem einfachen Aufbau erzeugt werden kann. Da weiter die Größe des Stereobildes, das abgebildet wird, nur vom Sichtwinkel bis zu einem Stadium, der dem optischen Projektionssystem vorhergeht, abhängt, sogar wenn ein großes Stereobild abgebildet werden soll, braucht das Gerät bezüglich seiner Baugröße nicht vergrößert werden. Da das Direktsicht-Bildwiedergabegerät ohne Berücksichtigung der vorhandenen Fernsehsysteme NTSC, PAL, SEC- und HDTV verwendet werden kann, ist eine Stereoabbildung eines Fernsehsignals möglich, wenn ein verwendetes variables optisches Fokussystem mit einer hohen Geschwindigkeit angesteuert werden kann.
Ein weiterer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung stellt ein Direktsicht-Bildwiedergabegerät bereit, das eine Lichtquelle aufweist, um einen linearpolarisierten Laserstrahl zu emittieren, eine Einrichtung, um den Laserstrahl von der Lichtquelle in einen ersten und zweiten Laserstrahl aufzuteilen, eine erste und zweite Videosignaliefereinrichtung, um jeweils ein erstes oder zweites Videosignal zu liefern, eine erste bzw. zweite Modulationseinrichtung, um optisch den ersten oder zweiten Laserstrahl von der Teilungseinrichtung in Abhängigkeit vom ersten oder zweiten Videosignal zu modulieren, das von der ersten oder zweiten Videosignalliefereinrichtung geliefert wird, eine erste und zweite Tiefensignalliefereinrichtung, um eine erste und zweite Tiefeninformation zu liefern, ein erstes und zweites variables optisches Fokussystem zum Bereits teilen der ersten und zweiten Tiefeninfornation, die von der ersten und zweiten Tiefensignalliefereinrichtung geliefert wird gegenüber den modulierten Laserstrahlen, die von der ersten bzw. zweiten Modulationseinrichtung empfangen werden, eine Einrichtung zum Drehen des Laserstrahls vom zweiten optischen variablen Fokussystem, um einen Laserstrahl zu erzeugen, der eine Polarisationsebene aufweist, die senkrecht zu der des Ausgangssignallaserstrahls des ersten variablen optischen Fokussystems ist, eine Einrichtung zum Kombinieren der Laserstrahlen vom ersten variablen optischen Fokussystem und der Dreheinrichtung in einen Einzellasersstrahl, eine Abtastsignalliefereinrichtung zum Liefern eines Abtastsignals, eine Abtasteinrichtung zum Abtasten des Laserstrahls, der von der von Kombinationseinrichtung in Abhängigkeit vom Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung geliefert wird, empfangen wird, und ein optisches Projektionssystem, um den abgetasteten Laserstrahl, der von der Abtasteinrichtung empfangen wird, in zwei Strahlen aufzuteilen, die senkrechte Polarisationsebenen zueinander haben, und zum Projizieren der beiden Strahlen, um Bilder der Strahlen auf den Netzhäuten von zwei Augen eines Beobachters des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts zu bilden.
Mit diesem Direktsicht-Bildwiedergabegerät kann ein Beobachter ein höherwertiges, fleckenfreies Stereobild durch unmittelbare Betrachtung mit zwei Augen beobachten.
Die vorliegende Erfindung wird nun weiter durch ein nichteinschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieberi, bei denen gleiche Teile oder Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Direktsicht-Bildwiedergabegeräts, das eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die einen ausführlichen Aufbau des Direktsicht-Wiedergabegeräts von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 und 4 sind schematische Ansichten, die Lichtbahnen in einem Augapfel zeigen;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung eines anderen Direktsicht-Bildwiedergabegeräts, durch das eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird;
Fig. 6 ist eine ähnliche Ansicht, die jedoch eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7a ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen Aufbau eines Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 6 zeigt;
Fig. 7b ist eine ähnliche Ansicht, die jedoch eine Modifikation des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 7a zeigt;
Fig. 8a ist eine ähnliche Ansicht, die jedoch eine andere Modifikation des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 7a zeigt;
Fig. 8b ist eine ähnliche Ansicht, die jedoch eine Modifikation des modifizierten Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 8a zeigt;
Fig. 9a ist eine ähnliche Ansicht, die jedoch eine weitere Modifikation des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 7a zeigt;
Fig. 9b ist eine ähnliche Ansicht, die jedoch eine Modifikation des modifizierten Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 9a zeigt;
Fig. 10a und 10b sind schematische Darstellungen, die den Betrieb des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 6 zeigen;
Fig. 11a und 11b sind Ansichten ähnlich Fig. 10a und 10b, die jedoch eine verschiedene Betriebsweise des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts von Fig. 6 zeigen; und
Fig. 12 ist eine schematische Ansicht eines noch weiteren Direktsiclit-Bildwiedergabegeräts, die eine vierte bevorzugte Ausführungsforn der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 1 ist zunächst der allgemeine Aufbau eines Direkt-Bildwiedergabegeräts gezeigt, für das die vorliegende Erfindung angewandt wird. Das gezeigte Bildwiedergabegerät weist eine Lichtquelle 1 auf, die aus einem beliebigen Halbleiterlaser, einem He-Ne-Laser oder ähnlichem bestehen kann. Ein optisches Modulationssystem 3, das als Modulationseinrichtung dient, empfängt einen Laserstrahl, der von einer Lichtquelle 1 ausgesandt wird, und moduliert stärkemäßig den empfangenen Laserstrahl in Abhängigkeit von einem Videosignal, das von einer Videosignalschaltung 2 geliefert wird. Ein Abtastsystem 5, das als Abtasteinrichtung dient, empfängt den stärkemäßig modulierten Laserstrahl vom optischen Modulationssystem 3 und tastet den empfangenen Laserstrahl in Abhängigkeit von einem Abtastsignal horizontal und vertikal ab, das von einer Abtastsignalliefereinrichtung 4 geliefert wird. Ein optisches Projektionssystem 6 empfängt den abgetasteten Laserstrahl von Abtastsystem 5 und fokussiert den Laserstrahl, um ein Bild unmittelbar auf der Netzhaut eines Auges 7 zu bilden. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn ein Halbleiterlaser als Lichtquelle verwendet wird, das optische Modulationssystem 3 mit der Lichtquelle 1 integriert werden kann.
Der Aufbau des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts ist in Fig. 2 ausführlicher dargestellt. Gemäß Fig. 2 wird ein He-Ne-Laser 11 als Lichtquelle 1 verwendet. Ein Laserstrahl, der vom He-Ne-Laser 11 emittiert wird, wird durch eine konvexe Linse 12 konvergiert und in einen akustooptischen Modulator (AOM) 13 eingeführt, der als optisches Modulationssystem 3 dient. Der einfallende Laserstrahl wird durch den akustooptischen Modulator 13 bezüglich seiner Intensität in Abhängigkeit von einem Videosignal moduliert, das von einer Videosignallieferschaltung 14 empfangen wird, die als Videosignalliefereinrichtung 2 dient. Der modulierte Laserstrahl wird in einen parallelen Strahl durch eine konvexe Linse 15 geändert, durchläuft ein Filter (ND-F) 16 und erreicht einen Reflexionsspiegel 17, bei dem der Laserstrahl im wesentlichen in einem rechten Winkel abgelenkt wird. Hier kann das Wilter 16 ein Schwarzfilter sein, das die Intensität des einfallenden Laserstrahls auf einen Pegel dämpft, bei dem der Las erstrahl für ein Auge nicht schädlich ist, in das er eingeleitet wird.
Der Laserstrahl, der durch den Reflexionsspiegel 17 reflektiert wird, wird durch mehrere zylindrische Linsen 18, 19 und 20 in einen Strahl konvertiert, der einen elliptischen Querschnitt aufweist, der für den Strahl paßt, damit dieser nacheinander in einen akustooptischen Strahlabweiser 21 eingeleitet werden kann, der als horizontales Abtastsystem dient. Der auf den akustooptischen Strahlabweiser einfallende Laserstrahl 21 wird dann horizontal gemäß einem horizontalen Abtastsignal abgetastet, das von einer Horizontal-Abtastsignallieferschaltung 22 empfangen wird, die als Abtastsignalliefereinrichtung 4 dient. Der horizontal abgetastete Laserstrahl wird dann in einen Strahl mit einem zirkularen Querschnitt durch zwei Zylinderlinsen 23 und 24 zurückverwandelt. Zwischen den Zylinderlinsen 23 und 24 ist eine λ/4-Polarisationsplatte 25 angeordnet, die den Laserstrahl, der eine vertikale Polarisationsebene aufweist, in ein zirkularpolarisiertes Licht konvertiert. Der Laserstrahl, der einen zirkularen Querschnitt nach der Umwandlung in ein zirkularpolarisiertes Licht aufweist, wird dann einen galvanonetrischen Spiegel (GM) 26 eingeleitet, der als vertikales Abtastsystem dient. Der galvanometrische Spiegel 26 wird in Abhängigkeit von einem vertikalen Abtastsignal angesteuert, das von einer Vertikal-Abtastsignallieferschaltung 27 empfangen wird, die als Abtastsignalliefereinrichtung dient, so daß der Laserstrahl vertikal abgetastet wird.
Der auf die oben beschriebene Weise modulierte und abgetastete Laserstrahl wird in ein Auge 28 (entsprechend dem Auge 7, das in Eig. 1 gezeigt ist) über ein Linsenpaar 29 und 30 eingeführt, die das optische Projektionssystem 6 bilden, um das Licht zum Auge 28 zu projizieren. Insbesondere wird der Laserstrahl vom galvanometrischen Spiegel 26 einmal auf einer Ebene 31 durch die Linse 29 konvergiert und dann in einen parallelen Strahl durch die Linse 30 konvertiert und in das Auge 28 eingeleitet. Folglich wird ein Bild des Laserstrahls auf der Netzhaut 33 durch die Linse 32 des Auges 29 abgebildet.
Das Auge 28 arbeitet derart, daß Strahlen des Lichts, die von einem Punkt in einem Raum eines externen Bildes emittiert werden, fokussiert werden, um ein Bild auf der Netzhaut 33 durch die Linse 32 zu bilden, um Sehzellen 34 auf der Netzhaut 33 anzuregen, wie in Fig. 3 gezeigt ist, so daß ein Bild als eine Anhäufung von Bildpunkten empfangen wird. Mit dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät wird ein Laserstrahl auf der Netzhaut 33, wie in Fig. 4 gezeigt ist, abgetastet, damit ein Bild wahrgenommen werden kann.
Bei dem Bildwiedergabegerät, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, lag die Lichtmenge, die in das Auge 28 zugelassen wird, im Bereich von 1nw bis 2nw, und es wurde eine Auflösung von 300 bis 350 Zeilen erzielt. Da weiter der Durchmesser eines Flecks eines Laserstrahls in der Position der Pupille ungefähr 2,2 mm war, ist ein solcher Durchmesser vorzugsweise größer als ein 1 mm, da eine Sicht des Bildes als Folge der Bewegung der Pupille 50 oder der Iris 51 verloren wird, wenn der Fleckdurchmesser kleiner als 1 mm wird. Weiter betrug der horizontale Sichtbarkeitswinkel 8,8º. Ein solcher Sichtwinkel entspricht dem Fall, wo ein Fernsehempfänger von einer Größe von 1,9 Inch von einem Ort betrachtet wird, der um 25 cm beabstandet ist. Ein größerer Sichtwinkel wird vorgezogen, da dieser einem Fall entspricht, wo ein Schirm einer größeren Größe betrachtet wird.
Da bei der vorliegenden Erfindung kein Schirm verwendet wird, können Fleckrauschen, die oft auf einem Projektions-Bildwiedergabegerät beobachtet werden, vermieden werden. Da außerdem ein Gesamtlaserstrahl unmittelbar auf ein Auge gerichtet wird, ist nur eine kleine Lichtmenge erforderlich, und die Leistung, die durch den He-Ne-Laser 11 verbraucht wird, die den Laserstrahl emittiert, kann reduziert werden. Weiter hat ein Bild eine solche Charakteristik, daß dieses nur durch einen Betrachter betrachtet werden kann und nicht von der Umgebung.
In Fig. 5 ist ein Farbbildwiedergabegerät gezeigt, das ein Anwendungsbeispiel des in Fig. 2 gezeigten Bildwiedergabegeräts ist. Das Farbbildwiedergabegerät weist drei Laser 11R, 11G und 11B auf, die als Lichtquellen zur Emittierung von Laserstrahlen der drei Farben rot, grün und blau dienen. Drei akustooptische Modulatoren 13R, 13G und 13B und drei dichroitische Spiegel 41R, 41G und 413 sind auf Bahnen der Laserstrahlen vorgesehen, die von den Lasern 11R, 11G bzw. 113 enittiert werden. Folglich werden die Laserstrahlen, die von den Lasern 11R, 11G und 11B emittiert werden, optisch in Abhängigkeit von Farbsignalen rot, grün und blau durch die akustooptischen Modulatoren 13R, 13G und 13B moduliert, und diese modulierten Laserstrahlen werden mit zu einen Einzellaserstrahl 42 durch die dichroitischen Spiegel 41R, 41G und 41B kombiniert, die das Licht der jeweiligen Farben reflektieren, jedoch das Licht der anderen Farben durchlassen. Der Einzeilaserstrahl 42 wird horizontal durch einen Drehpolygonspiegel 43 abgetastet, der als horizontales Abtastsystem dient.
Der so horizontal abgetastete Laserstrahl wird danach in einen parallelen Strahl 45 durch eine Linse 44 umgewandelt und dann durch eine andere Linse 46 gebundelt und in einen galvanometrischen Spiegel 26 eingeleitet, der als vertikales Abtastsystem dient. Folglich wird der Laserstrahl durch den galvanometrischen Spiegel 26 vertikal abgetastet.
Der Dreifarbenlaserstrahl 47, der auf diese Weise moduliert und abgetastet wurde, wird dann in ein Auge über ein Linsenpaar 29 und 30 eingeführt, die als optisches Projektionssystem zum Projizieren von Licht zum Auge 28 dienen.
Bei dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät der vorliegenden Erfindung kann ein Farbbild abgebildet werden, wobei Laser 11R, 11G und 11B mit mehreren, in diesem Beispiel drei, verschiedenen Wellenlängen verwendet werden. Die Anzahl dieser Wellenlängen braucht nicht drei zu sein, sondern sie kann vier oder mehr sein. Der Farbwiedergabebereich steigt an, wie die Anzahl der Wellenlängen ansteigt.
In Fig. 7a ist der allgemeine Aufbau eines weiteren Direktsicht-Bildwiedergabegeräts gezeigt, für das die vorliegende Erfindung angewandt werden kann. Das gezeigte Direktsicht-Bildwiedergabegerät weist eine Laserlichtquelle 61 auf, die einen Laserstrahl emittiert, eine optische Modulationsschaltung 82, um optisch einen Laserstrahl zu modulieren, der von der Laserlichtquelle 61 empfangen wird in Abhängigkeit von einem Videosignal, das von einer Videosignallieferschaltung 63 geliefert wird, ein variables optisches Fokussystem 64, das einen Laserstrahl fokussiert, der von der optischen Modulationsschaltung 62 empfangen wird, mit einem variablen Fokus, der in Abhängigkeit von einem Tiefensignal variiert, das von einer Tiefensignallieferschaltung 65 geliefert wird, eine Abtastschaltung 66, die eine horizontale Abtastschaltung 68 aufweist, um einen Laserstrahl abzutasten, der vom variablen optischen Fokussystem 64 erhalten wird, in einer horizontalen Richtung in Abhängigkeit von einem Abtastsignal, das von einer Abtastsignallieferschaltung 67 geliefert wird, und eine vertikale Abtastschaltung 69, um den horizontal abgetasteten Laserstrahl in einer vertikalen Richtung abzutasten, und ein optisches Projektionssystem 70, das einen Laserstrahl, der von der Abtastschaltung 66 empfangen wird, auf ein Auge 71 projiziert.
Bei dem in Fig. 7a gezeigten Direktsicht-Bildwiedergabegerät ist die Abtastschaltung 66 so aufgebaut, daß ein Laserstrahl, der vom variablen optischen Fokussystem 64 empfangen wird, zuerst in einer horizontalen Richtung durch die horizontale Abtastschaltung 68 und dann in einer vertikalen Richtung durch die vertikale Abtastschaltung 69 abgetastet wird. Die Abschaltung 66 kann jedoch in der Weise modifiziert werden, wie in Fig. 7b gezeigt ist, wo ein Laserstrahl, der von dem variablen optischen Fokussystem 64 empfangen wird, zuerst in einer vertikalen Richtung durch die vertikale Abtastschaltung 69 und dann in einer horizontalen Richtung durch die horizontale Abtastschaltung 68 abgetastet wird.
Das variable optische Fokussystem 64 ist zwischen der optischen Modulationsschaltung 62 und der Abtastschaltung 66 im Direktsicht-Wiedergabegerät angeordnet. Es ist jedoch möglich, beispielsweise das variable optische Fokussystem 64 in der in Fig. 8a oder 8b gezeigten Abtastschaltung 66 anzuordnen. Bei der modifizierten optischen Modulationsschaltung 644 der in Fig. 8a gezeigten Anordnung wird ein optisch modulierter Laserstrahl von der optischen Modulationsschaltung 62 zuerst empfangen und horizontal durch die horizontale Abtastschaltung 68 abgetastet und dann an die vertikale Abtastschaltung 69 über das variable optische Fokussystem 64 angelegt. Auf der anderen Seite wird in der modifizierten optischen Modulationsschaltung 64 der in Fig. 8b gezeigten Anordnung ein Laserstrahl von der optischen Modulationsschaltung 62 zuerst in einer vertikalen Richtung durch die vertikale Abtastschaltung 69 abgetastet und dann an die horizontale Abtastschaltung 68 über das variable optische Fokussystem 64 angelegt.
Es ist außerdem möglich, das variable optische System 64 im optischen Projektionssystem 70 anzuordnen, wie in Fig. 9a oder 9b gezeigt ist. In diesem Beispiel kann die horizontale Abtastschaltung 68 und die vertikale Abtastschaltung 69 in dieser Reihenfolge in der Abtastschaltung 66 angeordnet werden, wie in Fig. 9a gezeigt ist, oder in der umgekehrten Reihenfolge, wie in Fig. 9b gezeigt ist.
Obwohl das variable optische Fokussystem 64 in den verschiedenen Positionen, wie oben beschrieben und in Fig. 7a bis 9b in den Komponenten des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts angeordnet werden kann, ist dessen Einfügen zwischen der optischen Modulationsschaltung 62 und der Abtastschaltung 66, wie in Fig. 7a oder 7b gezeigt ist, in der Hinsicht vorteilhaft, daß der Durchmesser einer Linse, die ein Bestandteil des variablen optischen Fokussystems 64 ist, verringert werden kann und die Größe eines gebildeten Bildes nicht variiert, wenn die Fokuslänge variiert.
In Fig. 6 ist der ausführliche Aufbau des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts, das oben unter Bezugnahme auf Fig. 7a beschrieben wurde, gezeigt. Beim Direktsicht-Bildwiedergabegerät besteht die Laserlichtquelle 61 des Blockdiagramms von Fig. 7a aus einem RGB-Laser 81. Die optische Modulationsschaltung 62 besteht aus drei akustooptischen Modulatoren (AOM) 84R, 84G und 84B, während die Videosignallieferschaltungen 85R, 85G und 85B der Videosignallieferschaltung 63 entsprechen. Das variable optische Fokussystem 64 besteht aus einer variablen Fokuslinse 89, während eine Tiefensignallieferschaltung 90 der Tiefensignallieferschaltung 65 entspricht und die horizontale Abtastschaltung 68 aus einem Polygonspiegel 91 besteht. Die vertikale Abtastschaltung 69 besteht aus einen galvanometrischen Spiegel 92. Eine Abtastsignallieferschaltung 92 entspricht der Abtastsignallieferschaltung 67. Weiter besteht das optische Projektionssystem 70 aus einem Übertragungslinsenpaar 94 und 95, während ein Auge 96 dem Auge 71 entspricht.
Im Betrieb wird ein Laserstrahl, der drei Wellenlängen rot (R), grün (G) und blau (B) hat, vom RGB-Laser 81 emittiert. Ein dichroitischer Spiegel 82R reflektiert die Wellenlängenkomponente rot des Laserstrahls, der vom RGB- Laser 81 empfangen wurde, während er die Komponenten grün und blau durchläßt. Ein dichroitischer Spiegel 82G reflektiert die Grünkomponente des einfallenden Laserstrahls, der vom RGB-Laser 81 empfangen wurde, über den dichroitischen Spiegel 82R und läßt die Blaukomponente durch. Ein Spiegel 823 reflektiert den Laserstrahl, der über den dichroitischen Spiegel 82 empfangen wurde und nur die Blaukomponente aufweist. Die Laserstrahlen der Wellenlängen R, G und B, die durch die dichroitischen Spiegel 82R und 82G und den Spiegel 82B reflektiert wurden, werden danach in Strahlen mit einer Form geformt, die für eine nachfolgende Modulation durch die akustooptischen Modulatoren 84R, 84G und 84B durch Linsen 83R, 83G und 83B geeignet ist. Die derart geformten Laserstrahlen werden dann an die entsprechenden akustooptischen Modulatoren 84R, 84G und 84B angelegt, zu denen Videosignale rot, grün und blau von den Videosignallieferschaltungen 85R, 85G und 85B geliefert werden. Somit modulieren die akustooptischen Modulatoren 84R, 84G und 84B optisch die individuellen einfallenden Laserstrahlen in Abhängigkeit von den zu ihnen gelieferten Videosignalen.
Die Laserstrahlen, die von den akustooptischen Modulatoren 84R, 84G und 84B ausgegeben werden, werden danach in Strahlenform durch Linsen 86R, 86G und 86B angeordnet und dann in dichroitische Spiegel 87R, 87G und 87B eingeleitet, wo sie jeweils reflektiert werden. Der Laserstrahl der Blaukomponente, der durch den Spiegel 87B reflektiert wird, wird dann in den dichroitischen Spiegel 87G eingeleitet und läuft durch den dichroitischen Spiegel 87G, so daß er mit dem Laserstrahl der Grünkomponente kombiniert wird, die in den dichroitischen Spiegel 87G von der Linse 86G eingeführt wird. Der Laserstrahl, der die Blau- und Grünkomponenten aufweist, wird dann in den dichroitischen Spiegel 87R eingeleitet, wo er mit dem Laserstrahl der Rotkomponente kombiniert wird, die von der Linse 86R geliefert wird, wodurch ein Einzellaserstrahl gebildet wird. Der so gebildete Laserstrahl wird danach durch einen Spiegel 88 reflektiert und dann in die variable Fokuslinse 89 eingeleitet. Die Fokuslänge der variablen Fokuslinse 89 variiert in Abhängigkeit von einem Tiefensignal, das von der Tiefensignallieferschaltung 90 geliefert wird.
Der Laserstrahl, der von der variablen Fokuslinse 89 ausgegeben wird, wird in den Polygonspiegel 91 eingeführt und in einer horizontalen Richtung durch den Polygonspiegel 91 in Abhängigkeit von einem horizontalen Abtastsignal abgetastet, das von der Abtastsignallieferschaltung 93 geliefert wird. Der durch den Polygonspiegel 91 reflektierte Laserstrahl wird dann zum galvanometrischen Spiegel 92 geleitet und in einer vertikalen Richtung durch den galvanometrischen Spiegel 92 in Abhängigkeit von einem vertikalen Abtastsignal abgetastet, das von der Abtastsignallieferschaltung 93 empfangen wurde. Der Laserstrahl, der in der horizontalen und vertikalen Richtung auf diese Weise abgetastet wurde, wird dann über die Übertragungslinsen 94 und 95 in das Auge 96 geleitet.
Nun wird das Prinzip des Betriebs von Fig. 6 mit Hilfe von Fig. 10a, 10b und 11a, 11b beschrieben. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird angenommen, daß das optische Projektionssystem 70, das die Übertragungslinsen 94 und 95 aufweist, als unendliches optisches Fokussystem ausgebildet ist, das ein ideales Linsenpaar 101 und 102 aufweist, die gemeinsam eine Fokusebene 103 aufweisen, wie in Fig. 10a gezeigt ist. Wenn man nun annimmt, daß die variable Fokuslinse 89 nicht eingefügt ist, wird ein Realbild auf der Fokusebene 103 gebildet, wobei ein solches Realbild auf den Fundus 104 des Auges 95 projiziert wird. Folglich wird ein abgetasteter Laserstrahl insgesamt fokussiert, um ein Bild auf dem Fundus 104 zu bilden, wie in Fig. 10b gezeigt ist, und das Auge 96 sieht ein virtuelles Bild in einem unendlich entfernten Abstand.
Wenn andererseits die variable Fokuslinse 89, wie in Fig. 6 gezeigt ist, zwischengeschaltet ist, wird ein Laserstrahl, der von idealen Linse 101 ausgegeben wird, nicht fokussiert, um ein Bild auf der Fokusebene 104 zu bilden, sondern er wird fokussiert, um ein Realbild auf einer gekrümmten Fläche 25 zu bilden, wie in Fig. 11a gezeigt ist. Als Folge davon bildet der Gesamtlaserstrahl, der in das Auge 96 über die Ideallinse 103 eingeführt wird, kein Bild auf den Fundus 104, sondern nur ein Teil dieses Laserstrahls, der einem Abstand entspricht, bei dem das Auge 16 fokussiert wird, wird ein Bild auf dem Fundus 104 bilden. Folglich wird ein virtuelles Bild, gesehen vom Auge 96, ein Bild in einer Position sein, die durch eine gekrümmte Fläche 26 angedeutet ist, wie in Fig. 11b gezeigt ist. Insbesondere sieht man, daß das Licht, das von gekrümmten Fläche 26 emittiert wird, in das Auge 116 eingeleitet wird.
Als Folge davon wird ein Körper in einer nahen Lage und ein anderer Körper in einer entfernten Lage in verschiedener Weise in Abhängigkeit von einer Fokusfunktion des Auges eines Menschen fokussiert, wenn ein dreidimensionales Objekt gerade beobachtet wird. Folglich kann ein dreidimensionales Gefühl erzielt werden.
Obwohl das Direktsicht-Bildwiedergabegerät so aufgebaut ist, daß ein Bild mit einem einzigen Auge betrachtet werden kann, kann es jedoch so aufgebaut sein, daß ein Bild mit zwei Augen beobachtet werden kann. Ein derartig modifiziertes Direktsicht-Bildwiedergabegerät ist in Fig. 12 gezeigt.
In Fig. 12 wird bei dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät ein Laserstrahl, der von einem RGB-Laser 131 ausgegeben wird, in zwei Strahlen aufgeteilt mit einem Laserstrahl für das rechte Auge und einen anderen Laserstrahl für das linke Auge mit Hilfe eines Strahlenteilers (Halbprisma) 132. Der Laserstrahl für das rechte Auge wird in drei Strahlenkomponenten der drei Farben R, G und B durch zwei dichroitische Spiegel 133aR und 133aG und einen heiteren Spiegel 133aB geteilt. Die drei Laserstrahlen werden dann in einer Strahlenform durch Linsen 134aR, 134aG und 134aG angeordnet und zu akustooptischen Modulatoren 135aR, 135aG und 135aB geführt. Zu den akustooptischen Modulatoren 135aR, 135aG und 135aB werden die Videosignale R, G und B von den Videosignallieferschaltungen 149aR, 149aG und 149aB geliefert. Somit werden die Laserstrahlen, die in die akustooptischen Modulatoren 135aR, 135aG und 135aB eingeführt werden, optisch in Abhängigkeit von diesen Videosignalen moduliert. Die Laserstrahlen, die von den akustooptischen Modulatoren 135aR, 135aG und 135ab ausgegeben werden, werden nacheinander in Strahlenform durch Linsen 136aR, 136aG und 136aB angeordnet und dann durch einen Spiegel 137aR und ein dichroitischen Spiegelpaar 137aG und 137aB zu einem Einzellaserstrahl kombiniert. Der Einzellaserstrahl, der damit erhalten wird, wird zu einer variablen Fokuslinse 138a geführt. Die variable Fokuslinse 138a besitzt eine Fokuslänge, die in Abhängigkeit von einem Tiefensignal für das rechte Auge variiert, das von einer Tiefensignalerzeugungsschaltung 139a empfangen wird. Der Laserstrahl, der von der variablen Fokuslinse 138a ausgegeben wird, wird in einen Polarisationsstrahlenteiler 141 eingeführt und durchläuft diesen.
Der Laserstrahl für das linke Auge, der durch Teilung des Strahlenteilers 132 gebildet wird, wird in drei Laserstrahlen R, G und B durch ein dichroitisches Spiegelpaar 133bR und 133bG und einem weiteren Spiegel 133bB geteilt. Die Laserstrahlen werden, damit sie eine vorgegebene Querschnittsform haben, durch Linsen 134bR, 134bG und 134bB justiert, und dann in akustooptische Modulatoren 135bR, 135bG und 135bb geführt. Die akustooptischen Modulatoren 135br, 135bG und 135bB modulieren optisch die eingegebenen Las erstrahlen in Abhängigkeit von Videosignalen R, G und B, die von den Videosignallieferschaltungen 149bR, 149bG und 149bB geliefert werden. Die optisch modulierten Laserstrahlen werden querschnittsmäßig durch Linsen 136bR, 136bG und 136bB justiert und dann zu einem Einzellaserstrahl durch ein dichroitisches Spiegelpaar 137bR und 137bG und einem weiteren Spiegel 137bB kombiniert.
Der nun erhaltene Einzellaserstrahl wird in eine variable Fokuslinse 138b eingeführt. Die Fokuslänge der variablen Fokuslinse 138b wird in Abhängigkeit von einem Tiefensignal für das linke Auge variiert, das von einer Tiefensignallieferschaltung 139b geliefert wird. Der Laserstrahl, der von der variablen Fokuslinse 138b ausgegeben wird, wird dann an eine λ/2-Wellenlängenplatte 140 angelegt. Obwohl der Laserstrahl, wenn er vom RGB-Laser 131 ausgegeben wird, linearpolarisiertes Licht ist, wird dessen Polarisationsebene um 90º gedreht, wenn er durch die λ/2-Wellenlängenplatte 140 läuft. Als Folge davon wird, obwohl der Laserstrahl von der variablen Fokuslinse 138a durch den Polarisationsstrahlenteiler 141 läuft, der Laserstrahl, der von der variablen Fokuslinse 138b über λ/2-Wellenlängenplatte 140 angelegt wurde, durch den Polarisationsstrahlenteiler 141 reflektiert, so daß er mit dem Laserstrahl kombiniert wird, der von der variablen Fokuslinse 138a eingegeben wird.
Der derart kombinierte Laserstrahl von dem Polarisationsstrahlenteiler 141 wird in den Polygonspiegel 142 eingeführt und durch diesen in Abhängigkeit von einem horizontalen Abtastsignal abgetastet, das von einer Abtastsignallieferschaltung 150 empfangen wird. Der Laserstrahl, der vom Polygonspiegel 142 reflektiert wird, wird in einen galvanometrischen Spiegel 143 eingeführt und vertikal durch diesen in Abhängigkeit von einem vertikalen Abtastsignal abgetastet, das von einer Abtastsignallieferschaltung 150 empfangen wird.
Der Laserstrahl, der auf diese Weise in der horizontalen und vertikalen Richtung abgetastet wird, wird an einen Polarisationsstrahlenteiler 146 über ein Ubertragungslinsenpaar 144 und 145 angelegt. Wie oben beschrieben, hat der Laserstrahl für das rechte Auge und der Laserstrahl für das linke Auge eine Polarisationsebene, die in der Richtung um 90º voneinander verschieden sind. Folglich läuft der Laserstrahl für das rechte Auge durch den Polarisationsstrahlenteiler 146 und wird an einen Spiegel 147a angelegt, durch den er reflektiert wird, so daß er in das rechte Auge 148a eingeführt wird. Gleichzeitig wird der Laserstrahl für das linke Auge durch den Polarisationsstrahlenteiler 146a reflektiert und weiter durch einen Spiegel 147a reflektiert, so daß er in das linke Auge 148b eingeleitet wird.
Mit dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät von Fig. 12 kann ein stereoskopisches Bild mit zwei Augen auf diese Weise beobachtet werden.
Damit kann mit dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät von Fig. 6 ein stereoskopisches Bild lediglich in Abhängigkeit von einer Fokussierungsfunktion eines Auges eines Menschen betrachtet werden. Mit dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät von Fig. 12 kann jedoch ein stereoskopisches Bild in Abhängigkeit von einer binokularen Parallaxe und einer binokularen Konvergenz zusätzlich zu einer Fokussierungsfunktion beobachtet werden.
Weiter wird in jedem der Direktsicht-Bildwiedergabegeräte ein virtuelles Bild nicht mittels eines Bildschirms oder dergleichen betrachtet, und folglich werden die beiden Anzeigegeräte in räumliche Bildanzeigegeräte der Klassifikation klassifiziert, die auf der Tafel 2, wie oben erwähnt, erscheinen.
Es sei darauf hingewiesen, daß jede der variablen Fokuslinsen 89, 138a und 138b, die oben erwähnt wurden, aus einer Flüssigkristallinse oder einer EO-Linse bestehen können. Es können außerdem eindimensionale, variable Fokuszylinderlinsen in Kombination verwendet werden. Weiter kann eine Kombination mit einer üblichen Linse verwendet werden. Ein Flüssigkristallinse ist beispielsweise in "Investigation of Liquid Crystal Lens", Optics, Vol. 18, Nr. 12, Dezember 1989 offenbart, während eine EO-Linse in "Trial Manufacture of EO Lens with EO Material and Transparent Electrode", 0 plus E, März 1990 offenbart ist.
Es sei angemerkt, daß es möglich ist, ein Tiefensignal zu korrigieren, das für eine variable Fokuslinse vorgesehen ist, mit einer Information bezüglich einer Abweichung, beispielsweise einer sphärischen Abweichung einer Linse eines optischen Systems und einer gekrümmte Bildebenen-Deformation eines Bildes und einer Fokussierung in Abhängigkeit von einer Differenz bezüglich der Sehschärfe zwischen Beobachtern (sichtbare Schärfeneinstellung).
Damit kann ein variables optisches Fokussystem nicht aus einer variablen Fokuslinse, sondern aus einem variablen Fokusspiegel bestehen.
Da außerdem ein Rasterabtasten bei dem Direktsicht-Bildwiedergabegerät der oben beschriebenen Aus führungs formen verwendet wird, ist es außerdem möglich, die vorliegende Erfindung auf ein Vektorsystem anzuwenden.
Da nun die Erfindung ausführlich beschrieben wurde, wird es für einen Fachmann möglich sein, Anderungen und Modifikationen vorzunehmen, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er hier beschrieben wurde, zu verlassen. Tabelle 1 1. Sehen mit einem Auge (1)Fokussieren innerhalb (a) Bewegung des Muskelsystems, um die Linse im Augapfel zu deformieren (Linse) (p) Grad der Außerfokusbedingung des auf der Retina gebildeten Bildes auch Tiefenschärfe des Au a fel-Bildbildun ss Stern ist betroffen (2) Bildgröße... Größe des Bildes&sub1; das auf der Retina gebildet ist in Abhängigkeit vom Abstand zum Objekt (2)' lineare perspektivische Verteilungsdichte von gleichförmigen Mustern... wo Körper einer gleichen Größe regelmäßig angeordnet sind, bei denen die Bildgröße, die in Abhängigk. von der Entfernung variiert, nicht gut erkannt werden kann. perspektivische Projektionen, Perspektive, usw. (2)"Helligkeit, Farbe, .. helle Farbe bei langer Wellenlänge (rot) sieht aus, als ob in der Nähe, aber dunkle Farbe bei kurzer Wellenlänge (blau) sieht aus, als ob entfernt verbesserte Farbe (umfassende Farbe) zurücktretende Farbe (zs.-ziehende Farbe) (1-2) Luft perspektivisch ...aufgrund von Diffusion in und Absorption durch Luft... entfernter Körper hat Blaustich und niedrige Schärfe (3) kinesthetische Parallaxe...wechselnde Beziehung des Bildbewegung, die stattfindet, wenn (a) Betrachter oder (b) Gegensand sich bewegt (3)' (Überlappen der Körper...Andern des beobachteten Teils des Körpers durch Variation der Beobachtungsposition und Ändern des Abbildungszustands des hinteren Körpers durch Vorderkörper (3)" Licht und Schatten ... wenn Beleuchtungsrichtung sich ändert, Auftreten von Schatten durch Profil der Körperänderungen (4) Blickpunkt...(p) wenn simultan Beobachtungsbereich begrenzt wird, hat Beobachter das Gefühl, daß er auf einen Zustand eingeschränkt wird, de sich von der täglichen Erfahrung unterscheidet. Wo Anwesenheit von Begrenzungsrahmen (Bildschirm usw.) nicht auffällt, meint Beobachter, wirklich im Raum zu sein Anwesenheits efühl II Sehen mit zwei Augen (5) binokulare Konvergenz (a) Innenversatz (Konvergenz) oder Außenversatz (Divergenz) von zwei Augen, die den Körper eng betrachten (p) Bedingung (Fusion), wo Bildinformation des rechten und linken Auges als Einzelbild aussieht arbeitet mit Fokusmechanismus zusammen, und wenn extreme Differenz dazwischen auftritt, tritt unfamiliäres Gefühl auf (6) Binokulare Parallaxe ... Differenz findet zwischen Bildern des gleichen Körpers statt, die auf den Netzhäuten von zwei Augen gebildet werden, aufgrund der Differenz zwischen Beobachtungspositionen (Abstand zwischen zwei Augen), und eine solche Differenz (Betrag der Parallaxe) ändert sich in Abhängigkeit vom Abstand kinesthetische Parallaxe bildet auch Pulfrich-Effekt, daß der Betrag der Reaktionsparallaxe durch den Betrag der nachfolgenden Parallaxe und der Helligkeitsdifferenz des Lichts von zwei Augen innerhalb von 2 bis 3 m oder mehr Tabelle 2 zweidimensionale Bildanzeige mit Tiefengefühl in zwei Richtungen mehr als räumliche Abbildung Bildabbildung perspektivischer breiter Bildschirm, große Linse oder großer konkaver Spiegel stereokopisch Parallax-Stereogramm Zweifarbentypus (Anagriff-Typus) Polarisationstypus Zeitteilungstypus Komplettfotographie linsenförmige Platte (Projections-Linsenplatte) graph. Parallax-Panorama Multiplx-Hologramm Bewegungsbildschirm Bewegungsspiegel bewegender lichtemittierender Körper lichtemittierendes Phänomen in Festkörper variabler Fokusspiegel Laserwiedergabe-Hologramm Weißlichtwiedergabehologramm Blickpunkteinstellung binokular Parallax-Konvergenz kinesthetische einstellung

Claims

1. Direktsicht-Bildwiedergabegerät, mit:

einer Lichtquelle (1, 11, 61, 81) zum Emittieren eines Laserstrahls;

einer Videosignalliefereinrichtung (2, 63) zum Liefern eines Videosignals;

einer Modulationseinrichtung (3, 13, 62, 63) zum optischen Modulieren des Laserstrahls, der von der Lichtquelle emittiert wird, in Abhängigkeit vom Videosignal, das von der Videosignalliefereinrichtung geliefert wird;

einer Abtastsignaliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) zum Liefern eines Abtastsignals; und

einer Abtasteinrichtung (5, 66, 43, 21, 26, 91, 92) zum horizontalen und vertikalen Abtasten des modulierten Laserstrahls für das Abtastsignal in Abhängigkeit vom Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 21, 27, 67) geliefert wird, gekennzeichnet durch

ein optisches Projektionssystem zum Projizieren des abgetasteten Laserstrahls, der von der Abtasteinrichtung (5, 66, 43 21, 26, 91, 92) empfangen wird, um ein Bild des Laserstrahls auf der Netzhaut eines Auges (7, 28, 71) eines Betrachters des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts zu bilden.

2. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, wobei die Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) ein horizontales Abtastsignal und ein vertikales Abtastsignal liefert, und die Abtasteinrichtung (5, 66, 43, 21, 26, 91, 92) eine Horizontalabtasteinrichtung (21, 43, 68, 91) zum horizontalen Abtasten des Laserstrahls, der von der Modulationseinrichtung (3, 13, 62, 63) empfangen wird, in Abhängigkeit vom horizontalen Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) empfangen wird und eine Vertikalabtasteinrichtung (26, 69, 92) aufweist, um von der Horizontalabtasteinrichtung (21, 43, 68, 91) den horizontal abgetasteten Laserstrahl in Abhängigkeit vom vertikalen Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) empfangen wird, vertikal abzutasten.

3. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, wobei die Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) ein horizontales Abtastsignal und vertikales Abtastsignal liefert, und die Abtasteinrichtung eine Vertikalabtasteinrichtung (26, 69, 92), um den Laserstrahl, der von der Modulationseinrichtung empfangen wird, in Abhängigkeit vom vertikalen Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) empfangen wird, vertikal abzutasten, und eine Horizontalabtasteinrichtung (21, 43, 68, 91) aufweist, um den vertikal abgetasteten Laserstrahl von der Vertikalabtasteinrichtung (26, 69, 92) in Abhängigkeit vom horizontalen Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) empfangen wird, horizontal abzutasten

4. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Modulationseinrichtung (3, 13, 62, 63) einen akustooptischen Modulator zur Intensitätsmodulation des Laserstrahls aufweist, der von der Lichtquelle in Abhängigkeit vom Videosignal, das von der Videosignalliefereinrichtung (2, 63) geliefert wird, emittiert wird.

5. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, das weiter eine Einrichtung (16) zur Dämpfung des Laserstrahls auf eine Intensität aufweist, bei der ein Auge, in das der Laserstrahl eingeführt wird, nicht durch den Laserstrahl verletzt wird.

6. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Abtasteinrichtung (5, 66, 43, 21, 26, 91, 92) einen akustooptischen Strahlabweiser (21) oder einen Polygonspiegel (43, 91) aufweist, um den Laserstrahl von der Modulationseinrichtung in Abhängigkeit vom Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) geliefert wird, horizontal abzutasten.

7. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei die Abtasteinrichtung (5, 66, 43, 21, 26, 91, 92) einen galvanometrischen Spiegel (26) aufweist, um den Laserstrahl von der Modulationseinrichtung in Abhängigkeit vom Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (4, 22, 27, 67) geliefert wird, vertikal abzutasten.

8. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiter eine λ/4-Wellenlängenpolarisationsplatte (25) aufweist, um den Laserstrahl von linearpolarisiertem Licht in zirkularpolarisiertes Licht umzuwandeln.

9. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem eine Einrichtung zur Formung des Laserstrahl aufweist, so daß dieser einen vorgegebenen zirkularen Querschnitt hat.

10. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle drei Laser (11R, 11G, 11B) aufweist, um Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren, und die Modulationseinrichtung (13R, G, B) die Laserstrahlen optisch moduliert, die von den Lasern (11R, 11G, 11B) emittiert werden, individuell in Abhängigkeit vom Videosignal, das von der Videosignalliefereinrichtung (2, 63) geliefert wird, und das weiter eine Einrichtung (41RGB) aufweist, um die modulierten Laserstrahlen von der Modulationseinrichtung (13RGB) zu einem Einzellaserstrahl zu kombinieren und den Einzellaserstrahl in die Abtasteinrichtung (26, 43) einzuführen.

11. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lichtquelle (81) einen Laserstrahl emittiert, der Komponenten von drei unterschiedlichen Wellenlängen aufweist, und außerdem eine Einrichtung (82RG8) aufweist, um die Komponenten des Laserstrahls von der Lichtquelle (81) in separate Strahlen zu trennen, wobei die Modulationseinrichtung (84, 85 RGB) die Strahlen von der Trenneinrichtung (82 RGB) individuell in Abhängigkeit vom Videosignal, das von der Videosignalliefereinrichtung (2, 62) geliefert wird, optisch moduliert, und eine Einrichtung (87 RGB) aufweist, um die modulierten Strahlen von der Modulationseinrichtung (84 RGB, 85 RGB) zu einem Einzelstrahl zu kombinieren und den Einzelstrahl in die Abtasteinrichtung (91, 92) einzuführen.

12. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11, die außerdem aufweist:

eine Tiefensignalliefereinrichtung (65, 90) zum Liefern einer Tiefeninformation;

ein variables optisches Fokussystem (64, 89) zum Bereitstellen der Tiefeninformation, die von der Tiefensignalliefereinrichtung geliefert wird, für den modulierten Laserstrahl, der von der Modulationseinrichtung (62, 84 RGB) empfangen wurde, und zum Liefern des resultierenden Strahls an die Abtasteinrichtung (66, 68, 69, 91, 92).

13. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11, das außerdem aufweist:

eine Tiefensignalliefereinrichtung (65, 90) zum Liefern einer Tiefeninformation; und bei dem die Abtasteinrichtung (66) ein variables optisches Fokussystem (64) aufweist, um die Tiefeninformation, die von der Tiefensignalliefereinrichtung (65) geliefert wird, für den Laserstrahl, der von der Modulationseinrichtung (62) empfangen wird, bereitzustellen.

14. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 11, das außerdem aufweist:

eine Tiefensignalliefereinrichtung (65) zum Liefern einer Tiefeninformation; und wobei das optische Projektionssystem (70) eine variables optisches Fokussystem (64) aufweist, um die Tiefeninformation, die von der Tiefensignalliefereinrichtung (65) geliefert wird, für den Laserstrahl, der von der Abtasteinrichtung (66) empfangen wird, bereitzustellen.

15. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das variable optische Fokussystem (64) eine variable Fokuslinse aufweist, die eine Fokuslänge hat, die in Abhängigkeit von der Tiefeninformation der Tiefensignalliefereinrichtung (65) variiert wird.

16. Direktsicht-Bildwiedergabegerät, mit:

einer Lichtquelle (131) zum Emittieren eines linearpolarisierten Laserstrahls;

einer Einrichtung (132) zum Teilen des Laserstrahls von dieser Lichtquelle (131) in einen ersten und zweiten Laserstrahl;

einer ersten und zweiten Videosignalliefereinrichtung (63, 149a, b) zum Liefern eines ersten bzw. zweiten Videosignals;

einer ersten bzw. zweiten Modulationseinrichtung (62, 135a, b) zum optischen Modulieren des ersten und zweiten Laserstrahls von der Teilungseinrichtung (132) in Abhängigkeit vom ersten und zweiten Videosignal, das von ersten und zweiten Videosignalliefereinrichtung (63, 149a, b) geliefert wird;

einer ersten und zweiten Tiefensignalliefereinrichtung (65, 139a, b) zum Liefern einer ersten und zweiten Tiefeninformation;

einem ersten und zweiten variablen optischen Fokussystem (64, 138a, b) zum Bereitstellen der ersten und zweiten Tiefeninformation, die von der ersten und zweiten Tiefensignalliefereinrichtung (65, 139a, b) geliefert wird, für die modulierten Laserstrahlen, die von der ersten bzw. zweiten Modulationseinrichtung (62, 135a, b) empfangen wurden;

einer Einrichtung (140) zum Drehen des Laserstrahls vom zweiten variablen optischen Fokussystem (138b), um einen Laserstrahl zu erzeugen, der eine Polarisationsebene senkrecht zu der des Ausgangslaserstrahls des ersten variablen optischen Fokussystems (138a) hat;

einer Einrichtung (141) zur Kombinierung der Laserstrahlen vom ersten variablen optischen Fokussystem (138a) und der Rotationseinrichtung (140) zu einem Einzellaserstrahl;

einer Abtastsignalliefereinrichtung (67, 150) zum Liefern eines Abtastsignals;

einer Abtasteinrichtung (68, 69, 142, 143) zum Abtasten des Laserstrahls, der von der Kombinationseinrichtung (141) empfangen wurde, in Abhängigkeit vom Abtastsignal, das von der Abtastsignalliefereinrichtung (67, 150) geliefert wird; und

einem optischen Projektionssystem (70, 144, 145, 146, 147a, b), um den abgetasteten Laserstrahl von der Abtasteinrichtung (68, 69, 142, 143) in zwei Strahlen zu teilen, die senkrechte Polarisationsebenen zueinander haben, und um die beiden Strahlen zu projizieren, um Bilder der Strahlen auf den Netzhäuten eines Augenpaars (71, 148a, b) eines Betrachters des Direktsicht-Bildwiedergabegeräts zu bilden.

17. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 16, wobei die Kombinationseinrichtung (140) eine λ/2-Wellenlängenplatte aufweist.

18. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 16, wobei das optische Projektionssystem einen Polarisationsstrahlenteiler (146) aufweist, der den Laserstrahl von der Abtasteinrichtung (68, 69, 142, 143) in zwei Strahlen teilt, die senkrechte Polarisationsebenen zueinander aufweisen.

19. Direktsicht-Bildwiedergabegerät nach Anspruch 16, wobei die Lichtquelle (131) einen Laserstrahl emittiert, der Komponenten der drei unterschiedlichen Wellenlängen enthält, und die erste und zweite Modulationseinrichtung (62, 63) eine Einrichtung (133a, b, RGB) aufweist, um die Komponenten des Laserstrahls von der Teilungseinrichtung (132) in getrennte Strahlen zu teilen, eine Einrichtung (135aRGB, 135bRGB), um die Strahlen von der Trenneinrichtung (137a, b, RGB) optisch zu modulieren, um die modulierten Strahlen zu einem Einzelstrahl zu kombinieren und den Einzelstrahl zum ersten oder zweiten variablen optischen Fokussystem (64, 138a, b) zu leiten.