DE69431136T2

DE69431136T2 - Raster Bild Display Vorrichtung

Info

Publication number: DE69431136T2
Application number: DE69431136T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kaneko; Shin Kobayashi; Susumu Matsumura; Hideki Morishima; Toshiyuki Sudo; Naosato Taniguchi; Yoko Yoshinaga
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2014-03-26
Also published as: EP0617549B1; JP3151770B2; US5612709A; JPH06281878A; DE69431136D1; EP0617549A1

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildanzeigegerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Bildanzeigeverfahren für beide Augen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12. Das Gerät und das Verfahren sind verwendbar zum Vergrößern von Bilddaten eines kleingebauten Anzeigeelements, wie beispielsweise eines Flüssigkristallanzeigeelements, einer Kathodenstrahlröhre und so weiter, das die Bilddaten als virtuelle Bilder vor dem Betrachter abbildet und anzeigt.
Ein herkömmliches Anzeigegerät stellt Bilddaten in der Form von Photos, von Fernsehen und Filmen oder dergleichen bereit. Mit der Entwicklung der wissenschaftlichen Technologie hat das Anzeigegerät bisher einen Aufbau mit einem weiteren Sehwinkel und einerhöherer Leistungsfähigkeit einer Feinanzeige. Beispielsweise hat High-Vision-Fernsehen (hochauflösendes Fernsehen) eine Spezifikation zur Erhöhung der Anzahl von Abtastzeilen, die mehr sind als beim herkömmlichen Farbfernsehen, und zur Bereitstellung eines Bildes, das mit einer Vergrößerung der Bildgröße volle Präsenz zeigt.
Es kommen jedoch folgende Probleme auf, die dem Anzeigegerät nach dem Stand der Technik innewohnen. Der Versuch zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit führt zu einem Anstieg in den Abmessungen. Dieses wiederum verschlechtert die Portabilität und allgemeine Verwendbarkeit, und in der Folge steigen die Kosten an. Setzt man umgekehrt allein auf die Portabilität, wird die Bildgröße unvermeidlich verringert. Das Bild, das den weiteren Bildwinkel hervorbringt, kann folglich nicht bereitgestellt werden.
Wenn darüber hinaus eine Einrichtung gemäß NTSC und ein HD- Signal für eine Abbildungseinrichtung und eine Vielzahl von Anzeigefeldern verwendet werden, wird ein Bildformat festgelegt. Dies führt zu dem Problem des Verringerns des Freiheitsgrades, ein gewünschtes Bildformat für den Betrachter zu erhalten.
Ein typisches Bildanzeigegerät und ein typisches Bildanzeigeverfahren für beide Augen ist aus dem Dokument EP-A-0 344 881 bekannt. Das Bildanzeigemittel ist für beide Augen vorgesehen. Eine Anzeigeeinheit zeigt ein Bild an. Ein optisches System projiziert die Strahlen aus der Anzeigeeinheit hin zur Pupille eines Betrachters, und erzeugt im Ergebnis ein virtuelles Bild vom Bild auf der Anzeigeeinheit vor der Pupille. Der Anwender des Anzeigegerätes kann dieses mittels eines Erweiterungsanschlusses und Klappverbindungen manipulieren, um die Lagebeziehung zwischen dem rechten und linken virtuellen Bild einzustellen. Eine Adaption des vollständigen Anzeigegerätes für die spezielle Gestalt des Kopfes für den Anwender ist somit möglich, so daß die virtuellen Bilder genau vor den Pupillen des Betrachters positioniert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anzeigegerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs weiterzuentwickeln und ein Bildanzeigeverfahren für beide Augen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 zu schaffen, so daß ein breites Anwendungsgebiet abgedeckt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Anzeigegerät mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Bildanzeigeverfahren für beide Augen mit dem Merkmal des Patentanspruchs 12.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
In einem bevorzugten Modus hat das virtuelle Bildbewegungsmittel ein Mittel zur Drehbewegung der Anzeigeeinheit, die mit der Beleuchtungseinheit eine Einheit bildet, und des optischen Systems in einer Horizontalebene, das die Pupille als Drehmittelpunkt hat.
In einem bevorzugten Modus hat das virtuelle Bildbewegungsmittel ein optisches Ablenkmittel, das Strahlen ablenkt, die aus der Anzeigeeinheit zur Pupille wandern. Das optische Ablenkmittel hat ein winkelvariables Prisma.
In einem bevorzugten Modus hat das virtuelle Bildbewegungsmittel ein Mittel zum Bewegen der Anzeigeeinheit innerhalb der Horizontalebene.
In einem bevorzugten Modus wird das auf der Anzeigeeinheit angezeigte Bild in Abhängigkeit von der Bewegung der virtuellen Bilder umgeschaltet.
In einem bevorzugten Modus werden virtuelle Bilder abhängig von dem auf der Anzeigeeinheit angezeigten Bild bewegt. Einige andere Merkmale und spezielle Modi der vorliegenden Erfindung sind detailliert in den bevorzugten Ausführungsbeispielen angegeben, die nun folgen.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Gerätes in einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
Fig. 2 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zum Ausführen einer Panoramaanzeige veranschaulicht;
Fig. 3A und 3B sind Ansichten, die für beide Augen anzuzeigende Bilder und virtuelle Bilder zeigen, die im optischen Layout von Fig. 2 zu betrachten sind;
Fig. 4 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration eines virtuellen Bildbewegungselements zeigt, um wenigstens eines der virtuellen Bilder für das rechte und das linke Auge in Horizontalrichtung zu bewegen;
Fig. 5 ist eine Ansicht eines Abschnitts, der für das rechte Auge vom Gerät gemäß Fig. 4 ausgerichtet ist, wie man es von der unteren Oberfläche her sieht;
Fig. 6 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zum Ausführen einer stereoskopischen Anzeige darstellt;
Fig. 7A und 7B sind Ansichten, die anzuzeigende Bilder für beide Augen und virtuelle Bilder zeigen, die im optischen Layout gemäß Fig. 6 zu betrachten sind;
Fig. 8 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zur Anzeige eines gemischten Bildes von einem zweidimensionalen Bild und einem dreidimensionalen Bild veranschaulicht;
Fig. 9A und 9B sind Ansichten, die für beide Augen anzuzeigende Bilder und virtuelle Bilder zeigen, die im optischen Layout von Fig. 8 zu betrachten sind;
Fig. 10 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Gerätes in einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
Fig. 11 ist einen Ansicht, die ein optisches Layout im zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht, die ein Prisma variablen Winkels veranschaulicht, das im zweiten Ausführungsbeispiel Verwendung findet;
Fig. 13A und 13B sind Ansichten zur Erläuterung der Arbeitsweise des Prismas variablen Winkels;
Fig. 14 ist eine Ansicht zur Erläuterung einer Strahlablenkung durch Drehen eines üblichen Prismas;
Fig. 15 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Strahlablenkung durch Verschieben eines üblichen Prismas zur Seite hin;
Fig. 16 ist eine schematische Ansicht, die den Aufbau eines Gerätes in einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 17 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zur Bewirkung einer virtuellen Bildanzeige im dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 18 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zum Ausführen einer Panoramaanzeige im dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
Fig. 19 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zum Ausführen einer ~tereoskopischen Anzeige im dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 20 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zur Anzeige eines gemischten Bildes im dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 21 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau des Gerätes in einem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 22 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zum Herbeiführen einer virtuellen Bildanzeige im vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht; und
Fig. 23 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zur Herbeiführung einer Panoramaanzeige im vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Erstes Ausführungsbeispiel (Fig. 1 bis 9B)

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die einen Aufbau eines Gerätes in einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Unter Bezug auf Fig. 1 ist ein transparentes Fenster 1 in einem Vorderabschnitt eines Grundkörpers 2 gebildet. Dieser Grundkörper 2 ist aus leichtgewichtigem Plastik oder dergleichen in einer solchen Gestalt geformt, daß ein menschlicher Kopf leicht hineinpaßt, das heißt, er hat eine U-förmige Gestalt. Gurte 3 sind an beiden Enden des Grundkörpers 2 befestigt. Der Grundkörper 2 ist durch die Gurte 3 mit dem Kopf befestigt, wie im Falle des Aufsetzens einer Schutzbrille. In Fig. 1 ist nur ein Bildanzeigeabschnitt für das linke Auge perspektivisch dargestellt. Ein Anzeigeabschnitt für das Auge ist symmetrisch dazu angeordnet.
Ein virtuelles optisches Bilderzeugungselement 4 enthält eine Funktion der Ablenkung eines Lichtstrahls von einer Anzeigeeinheit 8, die später abzuhandeln ist, hin zu einer Pupille des Anwenders und erzeugt ein Bild der Anzeige auf der Anzeigeeinheit vor dem Anwender als virtuelle Bilder. Das virtuelle optische Bilderzeugungselement 4 in diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Verwendung eines gekrümmten asphärischen Halbspiegels. Der Anwender ist in der Lage, eine externe Szene und eine grüne Anzeige in Überlagerung durch das transparente Fenster 1 zu betrachten.
Der asphärische Halbspiegel hat auch ein Lichtbrechungsvermögen und ist folglich in der Lage, das Bild weitestgehend zu vergrößern und das Bild weit entfernt zu erzeugen. Des weiteren hat der asphärische Halbspiegel zusätzlich zu Obigem eine Funktion des Kompensierens einer optischen Aberration. Diese anders als der asphärische Halbspiegel zum virtuellen optischen Bilderzeugungselement passenden sind im allgemeinen ein Linsensystem, ein Hologramm und so weiter. Nach der vorliegenden Erfindung jedoch ist das optische Element nicht notwendigerweise auf einen Reflexionstyp ausgerichtet. Die vorliegende Erfindung kann einen solchen Aufbau haben, daß die Anzeigeeinheit oder dergleichen sich vor dem Betrachter befindet und das virtuelle Bild vergrößert und durch ein lichtdurchlässiges Element angezeigt wird.
Ein optisches Übertragungssystem 7 ist eingefügt zum Kompensieren einer Aberration, die sich nicht allein vom obigen virtuellen optischen Bilderzeugungselement 4 hinreichend kompensieren läßt oder eine Zwischenbildform auf der optischen Gegenstandsebene erzeugt.
Eine kleingebaute Anzeigeeinheit 8 umfaßt hier die Verwendung eines optischen Flüssigkristallelements (wird nachstehend mit LCD bezeichnet), das eine Größe von 1,5 Inch hat. Eine Beleuchtungsquelle von hinten, die aus einer Fluoreszenzlampe besteht, wird als Beleuchtungseinheit 9 verwendet.
Ein optisches Anzeigeprojektionssystem umfaßt das virtuelle optische Bilderzeugungselement 4, das optische Übertragungssystem 7, die LCD 8 und die Beleuchtungseinheit 9. Diese Elemente sind auf einer Befestigungsbasis 5 so verankert, daß ein relatives Layout keine Änderung hervorruft. Die Elemente befinden sich auf in einem Gehäuse im Grundkörper 2.
Eine Kleinbatterie 11 dient als Stromversorgung für das vorliegende Gerät. Ein elektrischer Strom aus dieser Batterie wird über Drahtleitungen 10, 12 an einen Bildanzeigeabschnitt (die LCD 8 und die Beleuchtungseinheit 9) und einen Tonausgabeabschnitt (ein kleingebaute Verstärker 15 und ein Lautsprecher 16) übertragen. Angemerkt sei, daß als Stromversorgung für dieses Gerät die Kleinbatterie 12 nicht im Grundkörper 2 untergebracht ist, sondern die Stromversorgung von außen über eine Drahtleitung (nicht dargestellt) zugeführt werden kann.
Der kleingebaute Verstärker 15 verstärkt ein Tonsignal, das von einem Tonsignalgenerator 18 über eine Drahtleitung 14 gesendet wird, wodurch der Lautsprecher 16 angesteuert wird. Es kann ein solcher Modus verwendet werden, daß der kleingebaute Verstärker 15 auch nicht im Grundkörper 2 wie im Falle der obigen Kleinbatterie befestigt ist, sondern außerhalb installiert ist, und nur das Tonsignal wird durch eine Drahtleitung (nicht dargestellt) angeliefert.
Der Lautsprecher 16 befindet sich an einer Stelle entsprechend einem Ohr des Anwenders und erzeugt einen Ton entsprechend einem Bild. Die Töne können stereophonisch ausgegeben werden unter Verwendung von Lautsprechern für beide Ohren. Ein Bildsignal wird aus einem Bildsignalgenerator 17 über eine Drahtleitung 13 gesendet und des weiteren über einen Verstärker (nicht dargestellt) an die LCD 8 abgegeben. Das eingegebene Bildsignal kann ein Videosignal, ein Bildsignal eines Computers und so weiter sein.
Als nächstes angegeben ist eine Erläuterung eines Modus des Betrachtens eines Panoramabildes durch das vorliegende Gerät in Verbindung mit Fig. 2. Fig. 2 ist eine Ansicht eines Layouts des vorliegenden Gerätes, wie man es von oben sieht. Zur Vereinfachung ist nur das optische Projektionssystem dargestellt, das sich im Grundkörper 2 befindet. Die Bezugszeichen und dergleichen in Fig. 2 sind, obwohl die besonders Verwendeten Ausnahmen sind, wegen der beidseitigen Symmetrie nur im Layout für das rechte Auge angegeben.
Das optische Element des Reflexionstyps, festgelegt als virtuelles optisches Bilderzeugungselement 4, ist um 70 mm entfernt von der Mitte des Augapfels vom Betrachter beabstandet, aber um 45º zu einer optischen Achse 24 geneigt. Andere optische Systeme (das optische Übertragungssystem 7, die LCD 8 und die Beleuchtung von hinten, die als Beleuchtungseinheit 9 dient) sind angeordnet in im wesentlichen paralleler Richtung zum optischen Element 4 des Reflexionstyps, aber im wesentlichen beabstandet um 100 mm entfernt von der Anzeigeoberfläche der LCD 8.
Ein Strahl aus der Anzeige 8 wird vom optischen Element 4 des Reflexionstyps hin zur Pupille des Betrachters reflektiert. Der reflektierte Strahl erzeugt eine Bildform, wie ein virtuelles Bild 23 an einer Stelle in einem Abstand von der Mitte des Augapfels. Das virtuelle Bild 23 ist senkrecht zur optischen Achse 24. Das angezeigte Bild 22 wird in das virtuelle Bild 23 vergrößert mit einer Abmessung H, die das β-Fache einer Dimension h des angezeigten Bildes 22 ist. Hier wird angenommen, daß die optische Achse 24 mit einem Winkel von θ zu einem senkrechten Doppelsektor (Doppelsektorebene) 25 einer Basislinie OR-OL (eine Länge L) geneigt ist, die die Mitten der beiden Augäpfel verbindet.
Um ein stetiges Panoramabild mit dem vorliegenden Gerät zu betrachten, ist es erforderlich, daß virtuelle Bilder für beide Augen ohne irgendeinen Spalt in der Ebene 25 miteinander verbunden sind. Zu diesem Zwecke wird der obige Winkel θ so eingestellt, daß die linke Kante des virtuellen Bildes für das rechte Auge, wie in der Figur veranschaulicht, aneinanderhängend mit der rechten Kante des virtuellen Bildes für das linke Auge an einem Punkt N auf der Ebene 25 ist.
Wie in der Figur veranschaulicht, wird im Falle des optischen Layouts für das rechte Auge der Winkel θ mit θ = 90º - w - a angegeben, wobei ω (ω > 0) der Sehwinkel des virtuellen Bildes 23 ist und α (α > 0) der Winkel ist, den die Basislinie OR - OL und die Basislinie OR - N bilden, wobei ω = tan-1 (H/2a) und α = cos&supmin;¹ (Lcosω/2a) ist.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist L = 65 mm, h = 30,48 mm, β = 40 - fach und α = 1500 mm. Folglich wird der Winkel θ angegeben mit: θ = -20,97º (wobei das Pluszeichen eine Drehung im Gegenuhrhrzeigersinn bedeutet). In diesem Falle wird das Platzieren der Grundbasis 5 so eingestellt, daß der Winkel θ den obigen Wert annimmt.
Sieht man das Panoramabild durch dieses Gerät, wird der Sehwinkel folgendermaßen angegeben: Ungefähr 4ω = 88,48º. Es ist möglich, ein Bild bereitzustellen, daß einen weitestgehend weiten Sehwinkel aufweist. Normalerweise dreht sich das menschliche Auge nicht nach außen und folglich wird eine Sehlinienachse des Betrachters in einer solchen Richtung ausgerichtet, daß θ = 0º ist. In der Nähe eines Punktes P gibt es einen Blickpunkt. Ein Bild mit einem weiten Sehwinkelbereich ist folglich schwierig zu erkennen. Im allgemeinen neigt sich eine Sehschärfe jedoch an einem Punkt weit entfernt vom Blickpunkt, und von daher entsteht kein bedeutendes Problem.
Fig. 3 zeigt Beispiele von Bildern für beide Augen, die auf der LCD 8 angezeigt werden. Wenn virtuelle Bilder betrachtet werden, in denen diese angezeigten Bilder durch das gegenwärtige Gerät vergrößert sind, wie in Fig. 3B veranschaulicht, werden Panoramabilder gewonnen mit einem weiten Sehwinkel in Horizontalrichtung.
Die Panoramabilder werden bereitgestellt unter Verwendung des vorliegenden Gerätes im zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel. Die Fixierbasis 5 des vorliegenden Gerätes ist jedoch beweglich aufgebaut als ein virtuelles Bildbewegungselement, wobei das Gerät als stereoskopisches Anzeigegerät arbeitet. Ein Aufbau des stereoskopischen Anzeigegerätes ist im wesentlichen dasselbe wie in Fig. 1. Fig. 4 veranschaulicht folglich modifizierte Punkte in Hinsicht auf den Aufbau des stereoskopischen Anzeigegerätes, wobei eine wiederholte Erläuterung fortgelassen ist durch Markieren derselben Elemente wie jene in Fig. 1 mit denselben Bezugszeichen und dergleichen.
Eine Bodenoberfläche der Fixierbasis ist gebildet mit zwei Kreisvorsprüngen 41, die jeweils einen Durchmesser (φ) von 10 mm und eine Stärke von 5 mm haben. Die Bodenoberfläche ist ebenfalls mit zwei Knöpfen 44 versehen, die aus diesen Vorsprüngen hervorragen, mit jeweils einem Durchmesser (φ) von 5 mm. Jeder Knopf dringt ein in einen Führungsschlitz mit einer Breite von 5 mm oder größer, der im Grundkörper 2 gebildet ist.
Fig. 5 ist eine Ansicht für den Abschnitt, der für das rechte Auge des Grundkörpers 2 ausgerichtet ist, gesehen von der unteren Oberfläche. Die Führungsschlitze 43 sind in zwei Zeilen angeordnet, die konzentrisch mit einem Augapfelmittelpunkt 51 (OR) des Betrachters angeordnet sind. Eine Kreisrille 42 mit derselben Gestalt wie der kreisförmige Vorsprung 41 ist gebildet an einer vorbestimmten Stelle des Führungsschlitzes 43. Im normal verwendeten Zustand ist der kreisförmige Vorsprung 41 fest in der kreisförmigen Rille 42 befestigt durch Solentieferlegung eines Gewichtes der Fixierbasis 5.
In dem Bemühen des Bewegens der Fixierbasis 5 an eine andere Stelle wird der Knopf 44 nach oben gedrückt, und die Fixierbasis 5 wird längs der Führungsschlitze 43 geführt. Der Kreisvorsprung 41 ermöglicht das Ineinandergreifen mit der kreisförmigen Rille 423 in der anderen Position und er ist somit hier fixiert.
Angemerkt sei, daß eine Mitte 52 des optischen Elements 4 vom Reflexionstyp sich koaxial zur Mitte eines kreisförmigen Vorsprungs befindet, der sich von der unteren Oberfläche der Fixierbasis erstreckt. Einige Anmerkungen werden des weiteren gemacht zu einer Position einer anderen kreisförmigen Rille 42, so daß sich δ in Fig. 5 nicht ändert. Eine relative Lage und ein Neigungswinkel des optischen Elements 4 vom Reflexionstyp in Hinsicht auf die Pupille des Betrachters ändert sich weder vor noch nach der Bewegung. Nebenbei bemerkt, die Position einer jeden kreisförmigen Rille 42 ist vorbestimmt durch ein Fixierbasis-Platzierbestimmungsverfahren für eine stereoskopische Betrachtung, die später zu erläutern ist.
Das vorliegende Gerät läßt sich leicht verbessern durch elektrisches Bewegen und Fixieren der Fixierbasis oder Hinzufügen eines kleingebauten Einstellmechanismus für einen nichtstufigen Bewegungsmechanismus. Zur Vereinfachung wird jedoch ein spezielles Beispiel hierfür fortgelassen.
Als nächstes erläutert ist ein Modus der stereoskopischen Anzeige unter Verwendung der obigen Fixierbasisbewegungsfunktion.
Im allgemeinen kann die stereoskopische Betrachtung erzielt werden durch unabhängiges Darstellen zweier Bilder (ein Stereopaar) mit einer binokularen Parallaxe für das rechte beziehungsweise für das linke Auge. Wenn jedoch bei der Gelegenheit des Darstellens dieser Bilder die beiden virtuellen Bilder in einem solchen Falle dargestellt werden, daß die beiden virtuellen Bilder räumlich stark getrennt sind, wie im Beispiel der Panoramabildanzeige, wie zuvor beschrieben, wird es schwierig, die Bilder zu verschmelzen. Dieses ermüdet den Anwender und ist wenig komfortabel. Aus diesem Grund wird das Bildverschmelzen leichter durch Präsentieren zweier virtueller Bilder, so daß die Positionen dieser sich miteinander überlappen.
Fig. 6 veranschaulicht ein optisches Layout, bei dem die stereoskopische Anzeige ausgeführt wird auf der Grundlage dieses Prinzips. Dieselben Elemente wie jene in Fig. 2 sind mit denselben Bezugszeichen und dergleichen versehen, und eine wiederholte Erläuterung ist hier fortgelassen. Wie schon zuvor angemerkt, macht das optische Element 4 vom Reflexionstyp eine solche Drehbewegung, daß nur der Winkel θ variiert wird, ohne den Abstand von der Mitte des Augapfels und die Neigung der optischen Achse 24 zu ändern. Die Bilderzeugungsleistung des virtuellen Bildes 23 und der Abstand von der Mitte des Augapfels ändern sich von daher nicht.
Um die stereoskopische Betrachtung leichter zu machen, wird die Fixierbasis 5 gedreht auf eine Position, bei der beide Mitten des rechten und linken virtuellen Bildes sich auf der Ebene 25 befinden, so daß die Positionen der beiden virtuellen Bilder sich miteinander überlappen. Ein Mittelpunkt M des virtuellen Bildes, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, existiert in der Figur auf der Ebene 25. Das virtuelle Bild, das für das linke Auge ausgerichtet ist, wird gebildet in Symmetrie in Hinsicht auf die Ebene 25. Zu dieser Zeit genügt der Neigungswinkel θ der optischen Achse der Ebene 25 einer Beziehung, bei der θ = sin&supmin;¹ (L/2a) ist.
In diesem Ausführungsbeispiel beträgt L = 65 mm und a = 1 500 mm. Im optischen System, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, wird der Winkel θ angegeben mit: θ = +1,24º (wobei das Pluszeichen eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn bedeutet). Von daher wird die Einstellung so sein, daß der Drehwinkel der Fixierbasis 5 diesen Winkel annimmt. Betrachtet man das stereoskopische Bild gemäß diesem Ausführungsbeispiel, so wird der Sehwinkel angegeben mit: ungefähr 2ω = 44,24º.
Fig. 7A zeigt Beispiele der auf der LCD 8 angezeigten rechten und linken Bilder. Die rechten und linken Bilder sind stereoskopisch miteinander gepaart. Betrachtet man die virtuellen Bilder, in denen die Anzeige vergrößert ist bezüglich der obigen Bedingungen durch das vorliegende Gerät, so wird ein stereoskopisches Bild gewonnen, wie es in Fig. 7B gezeigt ist. Zu dieser Zeit treffen eine Bilderzeugungsposition des virtuellen Bildes und ein Betrachtungspunkt mit dem Mittelpunkt M überein. Nebenbei bemerkt, ein Winkel 2θ, den die optischen Systeme für die beiden Augen bereitstellen, trifft überein mit dem Konvergenzwinkel eines menschlichen Wesens. Es ist von daher für den Betrachter möglich, das stereoskopische Bild mit einem geringerem Maß an Sehvermögen, Unangemessenheit und Ermüdung zu betrachten.
Als nächstes angegeben ist eine Erläuterung des Modus der Anzeige eines Bildes (hiernach bezeichnet mit gemischtes 2D-3D-Bild), bei dem ein zweidimensionales Bild (2D) und ein dreidimensionales Bild (3D) gemischt sind unter Verwendung des vorliegenden Gerätes. Der Aufbau des Gerätes ist im wesentlichen derselbe wie jener der obigen Panoramabildanzeige und der stereoskopischen Bildanzeige. Unterschiede dazwischen sind ein Drehbewegungswinkel des optischen Systems und ein Verfahren der Eingabe des Bildes. Diese beiden Punkte sind folglich nachstehend beschrieben.
Fig. 8 ist eine Ansicht, die ein optisches Layout zur Anzeige des gemischten 2D-3D-Bildes veranschaulicht. Rechte und linke virtuelle Bilder überlappen sich miteinander. Anders als bei der stereoskopischen Bildanzeige jedoch ist die Anordnung, daß die Bilder sich nicht im ganzen Bereich überlappen, sondern sich nur einige Abschnitte des rechten und linken Bildes überlappen. Zu dieser Zeit kreuzt das virtuelle Bild 23, das für das rechte Auge eingerichtet ist, die Ebene 25 am Punkt N zur linken Seite vom Mittelpunkt M des virtuellen Bildes. Das virtuelle Bild, das für das linke Auge ausgerichtet ist, befindet sich in Symmetrie in Hinsicht auf die Ebene 25.
Das dreidimensionale Bild, das als stereoskopisches Bild festgelegt ist, kann zu diesem Moment in einem Bereich (ein 3D- Bereich) gesehen werden, das vom Punkt AR bis zum Punkt BL in der Figur reicht. Es folgt darauf, daß das zweidimensionale Bild in einem Bereich (einem 2D-Bereich) auf der linken Seite vom Punkt AR und einem Bereich (dem 2D-Bereich) auf der rechten Seite vom Punkt BL gesehen werden kann. Unter Bezug auf die Figur seit P eine Kreuzung zwischen dem virtuellen Bild 23 und einer Ebene 26 parallel zur Ebene 25, durchläuft jedoch die Mitte OR des rechten Augapfels, und Q sei eine Spurweite einer rechtwinkligen Linie, die sich von AR herunter zur Ebene 26 erstreckt.
Wenn eine Bandbreite vom 3D-Bereich ausgedrückt wird unter Verwendung einer Länge 11 eines Liniensegments AR-BL in einer Richtung längs der Basislinie OL-OR des Betrachters, wird 11 angegeben durch: 1&sub1; = 2·(AR Q - L/2). AR Q = a·tan(ω + θ), und von daher kann der Winkel ausgedrückt werden mit:
θ = tan&supmin;¹ (1&sub1; / (2a) + L/(2a)) - ω. Wenn des weiteren eine Bandbreite des 2D-Bereichs ausgedrückt wird unter Verwendung der Länge 12 in einem Liniensegment AL-AR in Richtung längs der Basislinie OL-OR des Betrachters, wird die Länge 1&sub2; angegeben mit: 1&sub2; = H - cosθ - 1&sub1;.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist L = 65 mm, a = 1 500 mm und H = 1 219,2 mm. Wenn von daher die Bandbreite 11 des 3D- Bereichs so eingestellt ist, daß H/2 = 609,6 mm ist, wird der Winkel θ im optischen System, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, zu: θ = -9,45º (wobei das Pluszeichen die Drehung im Gegenuhrzeigersinn bedeutet).
Der Bewegungsumfang zu dieser Zeit wird folglich so eingestellt, daß der Drehwinkel der Fixierbasis 5 diesen Winkel annimmt. Nebenbei bemerkt, die Bandbreite 12 vom 2D-Bereich beträgt zu dieser Zeit 593,05 mm. Basierend auf dem zuvor beschriebenen Aufbau des Gerätes wird der gesamte Sehwinkel, wenn man ein stereoskopisches und Panoramabild in Mischform betrachtet, ungefähr zu 61,83º. Ein Sehwinkel eines Bereichs, der die stereoskopische Betrachtungsweise gestattet, ist dort ungefähr 22,12º.
Fig. 9A zeigt Beispiele der Bilder für beide Augen auf der LCD 8. Die Bilder für beide Augen sind stereogepaart. Jedoch gibt es keinen Bereich auf dem Bild, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, das dem Bereich A des Bildes entspricht, das für das linke Auge ausgerichtet ist. Ein Bereich des Bildes, das für das linke Auge ausgerichtet ist, das einem Bereich D vom Bild entspricht, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, existiert ebenfalls nicht. Das Bild im Bereich B des Bildes, das für das linke Auge ausgerichtet ist, entspricht jedoch dem Bild des Bereichs C vom Bild, das für das rechte Auge ausgerichtet ist. Betrachtet man virtuelle Bilder, in denen diese Anzeigebilder mit dem vorliegenden Gerät vergrößert werden, dann werden 2D- und 3D-gemischte Bilder gewonnen, wie in Fig. 9B gezeigt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Bandbreite des 3D- Bereichs vom virtuellen Bild eingestellt auf 609,6 mm und der Vergrößerungsfaktor wird so eingestellt wird, daß β = 40-fach ist. Die Bandbreite eines jeden Bereichs B, C auf der LCD 8 wird folglich eingestellt auf 15,24 mm. Die Fixierbasis 5 wird somit bereitgestellt mit einem zuvor beschriebenen Bewegungsmechanismus. Das einzelne Gerät entspricht den beiden Panoramabildanzeigen der stereoskopischen Bildanzeige. Nebenbei bemerkt ist es möglich, das Gerät so aufzubauen, daß es in der Lage ist, das Panorama- und das stereoskopische Bild in gemischter Anzeige bereitzustellen. Mit Bewegungen der beiden virtuellen Bilder wird beispielsweise das anzuzeigende Bild automatisch umgeschaltet von der Panoramaanzeige auf die stereoskopische Anzeige. Wenn in alternative Weise das anzuzeigende Bild umgeschaltet wird von einer Panoramaanzeige auf die stereoskopische Anzeige, werden automatisch virtuelle Bilder entsprechend versetzt.

Zweites Ausführungsbeispiel (Fig. 10 bis 15)

Fig. 10 ist eine schematische Ansicht, die ein zweites Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die prinzipiellen Elemente, die das Anzeigegerät aufbauen, sind im wesentlichen dieselben wie jene beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird jedoch die Fixierbasis 5, die mit dem Anzeigesystem zusammengebaut ist, zur Rotationsverschiebung der virtuellen Bilderzeugungspositionen gedreht. In gegensätzlicher Weise sind beim zweiten Ausführungsbeispiel ein optisches Anzeigeprojektionssystem mit optischen Systemen 4, 7 vom Reflexionstyp und LCD 8, 9 mit dem Grundgerät 2 befestigt.
Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, werden Lichtstrahlen, die vom optischen Element 4 des Reflexionstyps reflektiert oder gestreut sind, abgelenkt durch einen Prisma mit variablem Winkel (wird nachstehend abgekürzt mit VAP), festgelegt als optische Ablenkelemente, die sich zwischen dem optischen Element 4 vom Reflexionstyp und dem Betrachter befinden. Die abgelenkten Strahlen treffen auf die Pupille des Betrachters, womit die virtuellen Bilder verschoben werden.
Fig. 12 ist eine vergrößerte Ansicht vom VAP. Unter Bezug auf Fig. 12, stellen die Symbole V11, V21 Stützwerkzeuge dar, während V12, V122 Stellglieder bedeuten.
Fig. 13A und 13B veranschaulichen einen Aufbau des VAP, das beispielsweise offenbart ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 57-7416. Bezüglich der Fig. 13A und 13B bedeuten die Bezugszeichen 120, 121 transparente Glasplatten, und Bezugszeichen 23 bedeutet eine transparente Flüssigkeit. Ein Steuersystem 124 treibt die Glasplatte 121 an.
Wendet man sich der Fig. 10 zu, dann bedeutet das Symbol V&sub0;&sub1; einen Strahlablenkwinkel-Einstellschalter. Eine Treiberschaltung V00 im vorliegenden Gerät regelt unabhängig die beiden VAP und die Vertikalwinkel V1, V2. Es ist daher vorzugsweise möglich, einen beliebigen Drehwinkel θ zu erreichen, der bestimmt ist durch V01, während die Neigung vom virtuellen Bilderzeugungszustand auf einem niedrigen Pegel beibehalten wird.
Wenn die beiden Glasplatten 120, 121 parallel zueinander verlaufen, wie in Fig. 13A gezeigt, werden die Strahlen, die auf den VAP auftreffen, nicht reflektiert. Wenn die Glasplatte 121 geneigt ist durch das Steuersystem 124, wie in Fig. 13B dargestellt, arbeitet die transparente Flüssigkeit 123, die sich zwischen den beiden Glasplatten 120, 121 befindet, als reines Vertikalwinkelprisma, wodurch die Strahlen abgelenkt werden können.
Wenn des weiteren das optische Übertragungssystem 7 zum Kompensieren der Aberration auf der Seite der Pupille vom VAP oder auf der Seite des virtuellen Bildes eingefügt ist, kann die Neigung des virtuellen Bilderzeugungszustands auf einem niedrigen Pegel beibehalten werden.
Ein Mittel zum Erzielen derselben Strahlablenkungswirkung mit dem VAP kann die Verwendung jener zum Einstellen des Winkels der Ablenkung durch Drehung von zwei Stücken feststehender Vertikalwinkelprismen über die optische Achse beinhalten, wie in Fig. 14 gezeigt, oder durch seitliche Verschiebungen der beiden feststehenden Vertikalwinkelprismen, wie in Fig. 15 gezeigt. Jene Elemente lassen sich ersetzen durch die VAP in diesem Ausführungsbeispiel und werden folglich verwendet.
Das Layout, das sich von dem der VAP in diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet, ist dasselbe wie dasjenige im Falle, bei dem der Drehwinkel θ der optischen Achse 24 auf 0º eingestellt ist im Gerät des ersten Ausführungsbeispiels. Wenn der Drehwinkel θ auf -20,97º eingestellt ist durch Regeln der VAP, kann jedoch ein Panoramabild eines weiten Winkels in Horizontalrichtung angezeigt werden. Wenn der Drehwinkel des weiteren eingestellt wird auf +1,24º, kann auch ein stereoskopisches Bild angezeigt werden.
Wenn jedoch der Drehwinkel eingestellt wird auf -9,45º, ist es möglich, das Panoramabild und das stereoskopische Bild in gemischter Form anzuzeigen. Der Betrachter, der dieses Gerät verwendet, ist in der Lage, den obigen dreistufigen Bildanzeigezustand durch einen Ablenkwinkeleinstellschalter V&sub0;&sub1; umzuschalten, der mit der Treiberschaltung für die VAP verbunden ist. Der Betrachter ist auch in der Lage, frei einen Zwischenzustand einzustellen bei jeder Stufe durch stetiges Variieren des Drehwinkels θ.
Angemerkt sei, daß die auf der Anzeigeeinheit 8 angezeigten Bilddaten tatsächlich für jene gemäß den jeweiligen Zwecken in derselben Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel umgeschaltet werden, wenn die Anzeige umgeschaltet wird. Im Gegensatz dazu werden die Bilddaten umgeschaltet für jene der Panorama- und stereoskopischen Anzeige, und die Treiberschaltung für die VAP wird somit gesteuert, um die Positionen der virtuellen Bilder entsprechend zu erreichen.

Drittes Ausführungsbeispiel (Fig. 16 bis 20)

Fig. 16 ist eine schematische Ansicht, die ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der prinzipielle Aufbau des Anzeigegerätes ist im wesentlichen derselbe wie derjenige beim ersten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist. Ein Unterschiedspunkt besteht darin, daß die kleingebaute Anzeigeeinheit 8 und die Beleuchtungseinheit 9 seitlich verschoben sind, um die virtuellen Bilderzeugungspositionen zu verschieben. Unter Bezug auf Fig. 16 bringt ein Stellglied 30 die kleingebaute Anzeigeeinheit 8 und die Beleuchtungseinheit 9 in Bewegung. Eine Treiberschaltung 31 steuert das Stellglied 30. Bezugszeichen 32 bedeutet einen Steuerumfangseinstellschalter.
Fig. 17 veranschaulicht einen virtuellen Bilderzeugungszustand durch das optische Element 4 vom Reflexionstyp und das optische Übertragungssystem 7 in diesem Ausführungsbeispiel. Eine Eigenschaft des virtuellen Bilderzeugungszustands in diesem Ausführungsbeispiel besteht darin, daß eine Gegenstandshöhe und eine Bildhöhe auf der Gegenstandsebene und der Bildebene groß sind, obwohl die Leistung dieselbe ist wie diejenige der zuvor abgehandelten Ausführungsbeispiele. Die Objekthöhe deckt einen Bereich ab, der größer ist als die Größe der Anzeigeeinheit 8, während die Bildgröße sich über einen entsprechend weiten Bereich erstreckt.
Ein Anzeigemodus des Panoramabildes durch das vorliegende Gerät ist nachstehend anhand Fig. 18 beschrieben. Der Aufbau des Gerätes ist im wesentlichen derselbe wie der in Fig. 1, und folglich zeigt Fig. 18 einen Punkt der Abwandlung in Hinsicht auf den Aufbau des Gerätes bei diesem Ausführungsbeispiel. Wendet man sich Fig. 18 zu, ist die kleingebaute Anzeigeeinheit 8, zusammengebaut mit der Beleuchtungseinheit 9, frei beweglich in Horizontalrichtung. Die Anzeigeoberfläche existiert jedoch immer auf der Gegenstandsebene des in Fig. 17 gezeigten Bildvergrößerungserzeugungssystems. Angemerkt sei, daß dieselben Elemente wie jene in Fig. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen sind, und eine wiederholte Erläuterung dieser ist in Fig. 18 fortgelassen.
Im Falle der Panoramabildanzeige bewegt sich δas rechte und linke Bild an Positionen, die vom Betrachter am weitesten entfernt sind. Die linke Kante des virtuellen Bildes, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, wie in der Figur gezeigt, hängt aneinander mit der rechten Kante des virtuellen Bildes, das für das linke Auge ausgerichtet ist, am Punkt N der Ebene 25. Wenn das Bild für die Panoramaanzeige im ersten Ausführungsbeispiel dargestellt wird, ist es von daher für den Betrachter möglich, das aneinanderhängende Panoramabild zu betrachten.
Die Mitte des virtuellen Bildes, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, wie in Fig. 19 dargestellt, wird gleichermaßen übereinstimmend mit der Mitte des virtuellen Bildes, das für das linke Auge ausgerichtet ist, am Punkt N auf der Ebene 25, wodurch ein Zustand stereoskopischer Bildanzeige leicht bereitgestellt werden kann. Wie in Fig. 20 gezeigt, überlappt sich in alternativer Weise ein Teil des virtuellen Bildes, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, mit einem Teil des virtuellen Bildes, das für das linke Auge ausgerichtet ist, am Punkt N auf der Ebene 25, wodurch ein Zustand der Panorama- und stereoskopischen Anzeige leicht bereitgestellt werden kann.
Unter Verwendung des vorliegenden Gerätes ist der Betrachter in der Lage, den obigen dreistufigen Bildanzeigezustand umzuschalten mit Hilfe des seitlichen verschiebbaren Umfangseinstellschalters (nicht dargestellt), der mit der Stellgliedtreiberschaltung 31 verbunden ist. Der Betrachter ist auch in der Lage, den Zwischenzustand einer jeden Stufe frei einzustellen durch kontinuierliches seitliches Verschieben der Umfangsänderung. Wenn das Umschalten der Anzeige ausgeführt wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel, werden die auf der LCD 8 angezeigten Bilddaten zu jenen umgeschaltet, die dem jeweiligen Zweck entsprechen. Wenn im Gegensatz dazu die Bilddaten umgeschaltet werden von der Panoramaanzeige auf die stereoskopische Anzeige, verschieben sich die virtuellen Bildpositionen automatisch gemäß dem Zweck der Bilddaten.
Feststehend ist, wie aus der Figur hervorgeht, das optische Übertragungssystem 7, das den gesamten Bewegungsbereich der LCD 8 abdeckt. Das Verkleinern kann jedoch erzielt werden durch einen solchen Aufbau, daß sich das optische Übertragungssystem gemeinsam mit der LCD 8 bewegt. Das optische Übertragungssystem 7 oder ein Teil desselben wird in Horizontalrichtung bewegt, obwohl der seitliche Verschiebungsumfang bezüglich der virtuellen Ebene sinkt, und der Bildanzeigezustand läßt sich dadurch verändern.

Viertes Ausführungsbeispiel (Fig. 21 bis 23)

Fig. 21 ist eine schematische Ansicht, die ein viertes Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der prinzipielle Aufbau des Anzeigegerätes ist im wesentlichen derselbe wie jener in den Ausführungsbeispielen, die zuvor abgehandelt worden sind. Gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel arbeitet jedoch ein bewegliches optisches Reflexionssystem, das sich zwischen dem optischen System 4 vom Reflexionstyp und dem optischen Übertragungssystem 7 befindet, zum Verschieben der virtuellen Bilderzeugungspositionen.
Fig. 22 zeigt einen virtuellen Bilderzeugungszustand durch das optische System 4 vom Reflexionstyp, das optische Übertragungssystem 7, einen Spiegel 33 und einen Drehspiegel 34. Unter Bezug auf Fig. 22 regelt eine Treiberschaltung 35 eine Bewegung des Drehspiegels 34. Das Bezugszeichen 36 bedeutet einen Drehumfangseinstellschalter. Eine Eigenschaft des virtuellen Bilderzeugungszustands in diesem Ausführungsbeispiel besteht darin, daß die Gegenstandsebene als Teil eines zylindrischen Ebene um einen Drehmittelpunkt O&sub0; des Drehspiegels 34 dient, während die Bildebene als Teil einer zylindrischen Ebene um eine Mitte OR der Pupille dient.
Ein Modus des Betrachtens vom Panoramabild durch das vorliegende Gerät ist nachstehend anhand Fig. 23 erläutert. Der Aufbau des Gerätes ist im wesentlichen derselbe wie derjenige von Fig. 2, und von daher zeigt Fig. 23 einen Abwandlungspunkt in Hinsicht auf den Aufbau des Gerätes von diesem Ausführungsbeispiel.
Die Anzeige 22 durch die LCD 8 wird gebildet in einem ersten virtuellen Anzeigebild 22' durch das optische Übertragungssystem 7 und ebenfalls durch den Spiegel 33. Eine Krümmung vom Teilbild wird diesem ersten virtuellen Anzeigebild 22' durch das optische Übertragungssystem 7 vermittelt. Das erste virtuelle Anzeigebild 22' wird des weiteren erzeugt in ein zweites virtuelles Anzeigebild 22" durch den Drehspiegel 34. Eine Mittelachse der Drehung dieses Drehspiegels 34 ist identisch mit der Achse O&sub0;. Das zweite virtuelle Anzeigebild 22" belegt einen Teil der obigen Gegenstandsebene. Dieses virtuelle Bild wird in ein virtuelles Bild 23 überführt, das durch das optische System 4 vom Reflexionstyp gewonnen wird.
Zu dieser Zeit ist eine linke Kante des virtuellen Bildes 23, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, wie in der Figur gezeigt, das mit der rechten Kante des virtuellen Bildes 23, das für das linke Auge ausgerichtet ist, am Punkt N der Ebene 25 zusammenhängend. Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist es somit für den Anwender möglich, das durchgehende Panoramabild zu betrachten.
Weiterhin gegeben ist ein Zustand der stereoskopischen Bildanzeige, in dem die Mitte des virtuellen Bildes 23, das für das rechte Auge ausgerichtet ist, mit der Mitte des virtuellen Bildes 23, das für das linke Auge ausgerichtet ist, am Punkt N der Ebene 25 übereinstimmt, während sich der Drehspiegel 34 dreht. Ein Teil des virtuellen Bildes 23 für das rechts ausgerichtete Auge überlappt sich in alternative Weise mit einem Teil des virtuellen Bildes 23, das für das linke Auge ausgerichtet ist, am Punkt N der Ebene 25. Eine gemischte Bildanzeige des Panorama- und stereoskopischen Bildes läßt sich dadurch einfach bereitstellen.
Unter Verwendung des Gerätes ist der Betrachter in der Lage, den dreistufigen Bildanzeigezustand umzuschalten durch Benutzen des Einstellschalters 36 für den Drehumfang, der verbunden ist mit der Drehspiegeltreiberschaltung 35. Der Betrachter ist auch in der Lage, einen Zwischenzustand frei einzustellen bei jeder Stufe durch stetiges Variieren des Drehumfangs. Wenn die Anzeigeumschaltung ausgeführt wird, wie im ersten zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel, werden die Bilddaten, die auf der LCD 8 angezeigt werden, umgeschaltet auf jene gemäß dem jeweiligen Zwecke. Wenn im Gegensatz dazu die Bilddaten umgeschaltet werden von der Panoramaanzeige auf die stereoskopische Anzeige, werden des weiteren die Positionen automatisch verschoben gemäß dem Zweck der Bilddaten.
Es ist offensichtlich, daß in dieser Erfindung ein großer Bereich unterschiedlicher Arbeitsmodi ausgeführt werden kann auf der Grundlage der Erfindung, ohne vom Umfang derselben abzuweichen, der in den anliegenden Patentansprüchen festgelegt ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bildanzeigegerät und auf ein Bildanzeigeverfahren für beide Augen. Dieses Gerät umfaßt ein Bildanzeigeelement, das bereitgestellt ist für beide Augen, und ein virtuelles Bildbewegungselement, das wenigstens eines der virtuellen Bilder, entweder für das rechte oder für das linke Auge, in Horizontalrichtung verschiebt. Das Bildanzeigeelement hat ein Beleuchtungselement, das Licht emittiert, eine Anzeigeeinheit, die ein Bild anzeigt unter Verwendung des Lichts aus dem Beleuchtungselement. Das Bildanzeigeelement hat auch ein optisches System zum Projizieren des Lichts aus der Anzeigeeinheit hin zur Pupille eines Betrachters, und im Ergebnis werden virtuelle Bilder vom Bild erzeugt, das auf der Anzeigeeinheit vor der Pupille zu erzeugen ist.

Claims

1. Anzeigegerät, mit:

einem Bildanzeigemittel, das für beide Augen mit jeweiligen optischen Achsen vorgesehen ist, mit:

einer Anzeigeeinheit (8) zum Anzeigen eines Bildes; und

einem optischen System (4, 7; V1, V2; 33, 34) zum Projizieren der Strahlen aus der Anzeigeeinheit (8) hin zur Pupille eines Betrachters und zum Erzeugen eines virtuellen Bildes vom anzuzeigenden Bild als Ergebnis auf der Anzeigeeinheit (8) vor der Pupille;

gekennzeichnet durch

ein virtuelles Bildbewegungsmittel (42, 43; V12, V22; 30, 31; 35, 36) zum Einstellen der Lagebeziehung zwischen den virtuellen Bildern für die beiden Augen linear in einer Ebene, die festgelegt ist durch die optischen Achsen oder drehbar ist um eine Normale zur Ebene ohne Ändern der relativen Lage zwischen einer Verkleidung (2) des Anzeigegerätes und dem Gesicht des Betrachters, um einen Betrachtungszustand der kombinierten virtuellen Bilder für beide Augen einzustellen.

2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlappungsverhältnis der virtuellen Bilder für die beiden Augen variabel ist.

3. Anzeigegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Bildbewegungsmittel (42, 43; V12, V22; 30, 31; 35, 36) ein Stellglied enthält.

4. Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Bild für das rechte Auge drehbar um den rechten Augapfel ist und das virtuelle Bild für das linke Auge drehbar um den linken Augapfel ist.

5. Anzeigegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (42, 43; V12, V22; 30, 31; 35, 36) in der Lage ist, wenigstens ein Element des optischen Systems (4, 7; V1, V2; 33, 34) und die Anzeigeeinheit (8) zu bewegen, so daß sich wenigstens eines der virtuellen Bilder für das rechte und linke Auge linear in einer Ebene bewegt, die durch die optischen Achsen festgelegt ist, oder um eine Normale zur Ebene drehbar ist, um einen Betrachtungszustand der kombinierten virtuellen Bilder durch die beiden Augen einzustellen.

6. Anzeigegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Bildbewegungsmittel ein Mittel (42, 43; 35, 36) zur Drehung einer Beleuchtungseinheit (9) hat, daß die Anzeigeeinheit (8) und das optische System (4, 7) ganzheitlich innerhalb der Ebene liegen, die festgelegt ist durch die optischen Achsen mit der Pupille als Drehungsmittelpunkt.

7. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Bildbewegungsmittel ein optisches Ablenkmittel (V1, V2) hat, das die Strahlen ablenkt, die von der Anzeigeeinheit (8) zur Pupille laufen.

8. Anzeigegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Ablenkmittel (V1, V2) ein Prisma mit variablem Winkel hat.

9. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Bildbewegungsmittel ein Mittel (42, 43; 31, 32; 35, 36) hat, um die Anzeigeeinheit (8) in der Ebene zu bewegen, die durch die optischen Achsen festgelegt ist.

10. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Anzeigeeinheit (8) angezeigte Bild abhängig von Bewegungen der virtuellen Bilder umschaltbar ist von einer Panoramaanzeige zu einer Stereoanzeige.

11. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die virtuellen Bilder abhängig vom auf der Anzeigeeinheit (8) angezeigten Bild eine Bewegung erfahren.

12. Bildanzeigeverfahren für beide Augen, mit:

einem für beide Augen mit jeweiligen optischen Achsen ausgeführtem Bildanzeigeschritt, mit den Verfahrensschritten:

Beleuchten mit aus einem Beleuchtungsmittel (9) emittiertem Licht;

Anzeigen eines Bildes auf einer Anzeigeeinheit (8) unter Verwendung des Lichts im Beleuchtungsschritt; und

Projizieren des Lichts von der Anzeigeeinheit (8) hin zur Pupille des Betrachters und damit Erzeugen virtueller Bilder vom anzuzeigenden Bild auf der Anzeigeeinheit (8) vor der Pupille;

gekennzeichnet durch

einen virtuellen Bildbewegungsschritt zum Einstellen der Lagebeziehung zwischen den virtuellen Bildern für die beiden Augen linear in einer Ebene, die festgelegt ist durch die optischen Achsen oder drehbar ist um eine Normale zur Ebene ohne Ändern der relativen Lage zwischen einer Verkleidung (2) des Anzeigegerätes und des Gesichts vom Betrachter, um einen Betrachtungszustand der kombinierten virtuellen Bilder durch beide Augen einzustellen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlappungsverhältnis der virtuellen Bilder für beide Augen variabel ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsschritt des virtuellen Bildes ein Stellglied (42, 43; V12, V22; 30, 31; 35, 36) aktiviert.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das virtuelle Bild für das rechte Auge um den rechten Augapfel und das virtuelle Bild für das linke Auge um den linken Augapfel gedreht wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (42, 43; V12, V22; 30, 31; 35, 36) aktiviert wird zum Bewegen wenigstens entweder eines Elements vom optischen System (4, 7; V1, V2; 33, 34) oder der Anzeigeeinheit (8), so daß wenigstens eines der virtuellen Bilder für die beiden Augen sich linear in einer Ebene bewegt, die festgelegt ist durch die optischen Achsen, oder drehbar ist um eine Normale zur Ebene, um einen Betrachtungszustand der kombinierten virtuellen Bilder durch beide Augen einzustellen.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsschritt für das virtuelle Bild einen Verfahrensschritt des Drehens der Beleuchtungseinheit (9), der Anzeigeeinheit (8) und des optischen Systems (4, 7) hat, die ganzheitlich innerhalb der Ebene liegen, die festgelegt ist durch die optischen Achsen, wobei die Pupille als Drehmittelpunkt dient.

18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsschritt für das virtuelle Bild einen Verfahrensschritt des Ablenkens der Strahlen hat, die von der Anzeigeeinheit (8) hin zur Pupille laufen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenkschritt einen Verfahrensschritt des Variierens eines Vertikalwinkels von einem Prisma (V1, V2) mit variablem Winkel hat.

20. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsschritt für das virtuelle Bild ein Verfahrensschritt des Bewegens der Anzeigeeinheit (8) innerhalb der Ebene hat, die von den optischen Achsen festgelegt ist.

21. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das auf der Anzeigeeinheit (8) angezeigte Bild abhängig von Bewegungen der virtuellen Bilder eine Umschaltung von einer Panorama- zu einer Stereoanzeige erfährt.

22. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der virtuellen Bilder abhängig vom auf der Anzeigeeinheit (8) angezeigten Bild erfolgt.