SE462637B - Anordning foer 3-dimensionell vision - Google Patents

Description

_462 657 2 en bild bestående av ett enda tänt pixel (3). Ljuset från detta enda pixel (3) sprids åt alla håll mot betraktaren (6), detta visas inte i figuren då huvuddelen av allt ljus stoppas av riktskärmen (2) innan det når fram till betraktaren (6). I figuren visas endast det ljus (5) som släpps igenom riktskärmens (2) enda för tillfället ljusgenomsläppliga segment (4).

Detta ljus (5) uppfattas av en betraktare (6) framför anordningen som kommande från en bestämd riktning.

Figur 2 visar hur en sekvens av bilder visas på den emadi ga delbildskärmen (1).

Bildema äri detta fallet alla olika och består var och en av ett enda tänt pixel. Först visas bilden 1 under tiden tl därefter visas bilden 2 under tiden t2 och så vidare. Samtidigt med att bildema visas på delbildskärmen (1) styrs ljuset från dessa mot betraktaren (6) av riktskärmens (2) ljusgenomsläppliga segment. Detta segment intar olika lägen för var och en av de olika bilder som visas på delbildskännen (1). Var och ett av de skuggade områdena (tl till och med t7) illustrerar ljusintryckets styrning under olika mycket korta tider. Då detta skeende upprepas i sin helhet cirka fyrtio gånger per sekund kommer betraktaren (6) att uppfatta det som att en kontinuerligt lysande virtuell bildpunkt (7) svävar mellan delbildskärm (1) och (2).

I sin grundutforrnning är anordningen enligt uppfinningen bestående av förutom driv- och styr-elektronik två stycken mycket snabba flytande-kristall displayer (1, 2) och en stark diffus ljuskälla (8). De två flytande kristall displayema (l, 2) har inget ljusreflekterande bakplan, de kan därför styras till att bli ljusgenomsläppliga eller ljusblockerande.

Figur 3 visar från en betraktare (6) sett längst bort den starka diffusa ljuskällan (8).

Ljuskällan (8) sprider ljuset jämnt fördelat i alla riktningar mot betraktaren (6). Framför ljuskällan är en flytande kristall display placerad, denna kallas för delbildskärm (1). På ett bestämt avstånd framför delbildskännen (1) är den andra flytande lnistall displayen placerad, denna kallas för riktskärm (2).

Delbildskärmens (1) enskilda pixel kommeri fortsättningen att kallas delbildpixel och riktskärmens (2) enskilda pixel kommer att kallas riktpixel. Ett enskilt delbildpixel eller riktpixel som av drivelektroniken styrts till att bli ljusgenomsläppligt kommeri den fortsatta beskrivningen att betecknas som "öppet" och ett icke ljusgenomsläppligt pixel kommer att beteclmas som "stängt". Då en flytande luistall displays alla pixel är stängda blockeras bakomvarande ljus och hela skärmen förefaller mörk för betraktaren (6), detta trots att ljuskällan (8) hela tiden lyser kontinuerligt. Riktskärmens principiella funktion är att släppa fram ljus från delbildskärmens bild genom en smal lodrät spalt som sträcker sig över hela skärmens höjd. Den ljusgenomsläppliga spalten uppstår genom att en vertikal rad av riktpixel öppnas samtidigt. Den ljusgenomsläppliga spalten rör sig i sidled så att den intar olika lägen för var och en av bilderna som visas på delbildskärmen. Då alla bilder visats en gång har den ljusgenomsläppliga spalten förflyttats så att alla delar av 3 462 637 en sammanhängande yta av riktskärmen någon gång varit ljusgenomsläppliga.

I figur 4 till och med figur 9 är ett koordinatsystem inlagt som referens.

Figur 4 visar en tänkt snittyta (9) som lagts rakt igenom anordningen i horisontalplanet. Snittytan (9) skär igenom delbildskärm (1), riktskärm (2) och betraktarens båda ögon (6). Den fortsatta beskrivningen bygger på en betraktelse av denna snittyta (9) i negativa z-riktningen.

Figur 5 visar ljusets spridning då ett delbildpixel (3) i delbildskärmen (1) är öppet.

Ljuset från ljuskällan (8) kommer då att passera igenom delbildskärmen (1) på just detta ställe (3) och spridas i en vid vinkel. Då riktskärmens (2) alla riktpixel är stängda når inget ljus från ljuskällan (8) betraktaren (6) som upplever skärmen såsom mörk.

För att förenkla de följande figurerna visas ej i dessa det ljus som blockeras av riktskärmen.

Figur 6 visar ljusets spridning (5) mot betraktaren (6) då ett delbildpixel (3) och ett riktpixel (4) samtidigt är öppna och liggeri linje med betraktarens (6) vänstra öga. Då båda skärmarnas (1, 2) övriga pixel är stängda blockeras ljuskällans (8) ljus i övriga riktningar.

Figur 7 visar ljusets spridning (5) mot betraktaren (6) då ett delbildpixel (3) och ett riktpixel (4) samtidigt är öppna och liggeri linje med betraktarens (6) högra öga. Då båda skärmamas (1, 2) övriga pixel är stängda blockeras ljuskällans (8) ljus i övriga riktningar.

Figur 8 visar hur en virtuell bildpunkt (7) skapas genom att visa en sekvens av bilder på delbildskärmen (1) samtidigt som ett öppet riktpixel rör sig över riktskärrnen (2) ikonstanta tidsintervall och steg. De olika skuggade områdena visar ljusets spridning i de olika tidsintervallen tl till och med t7. I vart och ett av dessa tidsintervall visas en specifik bild på delbildskärmen (1), det skuggade området för ett tidsintervall visar hur just den specifika bildens ljusintryck sprids irummet mot betraktaren (6). Genom att upprepa sekvensen cirka fyrtio gånger per sekund får betraktaren (6) intrycket att en kontinuerligt lysande virtuell bildpunkt (7) skapats som ligger någonstans mitt emellan delbildskärm (1) och riktskärm (2).

En enskild delbildskärms-bild för endast en i det 3-dimensionella rummet beskriven bildpunkt fås genom att bildpunktens speciella avbildning på delbildskärmen beräknas. Djupverkan uppnås här genom styming av ljusintryck i horisontell-led varvid en i det 3-dirnensionella rummet beskriven bildpunkts avbildning på delbildskärmen i vertikal led endast är relativ alla andra bildpunkters vertikala placering. En bildpunkts avbildning på delbildskärms-bilden blir därvid alltid ett delbildpixel i vertikal led men kan vara ett eller flera sammanhängande delbildpixel i horisontell led. En i det 3-dimensionella rummet beskriven bildpunkts avbildnings (3) horisontella placering på delbildskärmen (1) beräknas genom att en tänkt linje dras genom punkten samt genom 462 657 Ü 4 ñktskärmens aktiva element (4), denna linje skär delbíldskärmen ( 1) i avbildningens (3) horisontella centrum. Avbildningens horisontella bredd som är minst ett pixel men kan vara upp till hela delbildskärms-bredden, är beroende av bildpunktens djup-placering (i y-led). En enskild delbildskärms-bild är en superponering av avbildningama (3) på delbildskärmen (1) av alla enskilda punkter i det B-dimensionella rummet i ett bestämt tidsögonblick.

Figur 9 visar hur en virtuell bildpunkts (7) djupläge (i y-led) kan varieras genom att variera bildinnehâllet i de bilder som visas i sekvens på delbildskärmen (1) i förhållande till riktpixlets konstanta rörelse över riktskännen (2). För figurens vänstra virtuella bildpunkt visar de olika skuggade områdena ljusets spridning för var sitt riktpixel-läge. För figurens högra virtuella bildpunkt visar de olika skuggade områdena ljusets spridning under tre riktpixel-lägen per skuggat område. Genom att styra bildinnehålleti de bilder som visas i sekvens på delbildskärmen (1) i förhållande till riktpixlets konstanta rörelse över riktskärrnen (2) kan en virtuell bildpunkt (7) placeras bakom, mellan eller fiamför delbildskärm ( 1) och riktskärm (2).

Figur 10 visar i enlighet med beskrivningen för figur 9 hur en virtuell bildpunkt (7) kan placeras bakom delbildskärmen (1).

Figur ll visar i enlighet med beskrivningen för figur 9 hur en virtuell bildpunkt (7) kan placeras framför riktskärmen (1).

För en anordning enligt uppfinningen styrd enligt ovan beskriven princip erhålles de enskilda totala delbildskärrns-bildema genom att superponera alla i det S-dimensionella rummet beskrivna bildpunkternas ekvivalenta delbildskärms- avbildningar till fullständiga delbildskärms-bilder för varje möjligt riktpixel-läge. Antalet möjliga riktpixel-lägen kan uppgå till flera hundra. En riktskärm kan förses med ett antal vertikala riktspalter vilka rör sig över riktskärrnen med konstanta inbördes avstånd.

Härvid tilldelas varje riktspalt ett bestämt område av delbildskärmen för beräkning och visning av bildpunkts-avbildnin gar hörande till just detta område.

Den ovan beskrivna principiella stymingen av i anordningen ingående del-komponenter (1, 2) är inte begränsad enbart till den ovan beskrivna uppställningen utan kan även användas i ett flertal andra konfigurationer vilka beskrivs nedan.

Riktskärmen (2) kan placeras bakom delbildskärmen ( 1). Riktskärmen kan bestå av ljusalstrande segment. Riktskärmens ljusalstrande eller ljusgenomsläppliga segment kan vara styrbara i diskreta lägen eller vara kontinuerligt rörliga i form av en rörlig mekanisk anordnin g. Bildskärmen kan bestå av ljusalstrande segment.

Anordningen enligt uppfmningen är inte begränsad till styrning enbart i horisontell-led för att uppnå B-dimensionell verkan utan kan givetvis samtidigt styras i vertikal-led enligt samma principer som ovan beskrivits tillämpade i vertikal-led.

Claims (9)

462 657 Patentkrav.

1. Anordning för 3-dimensionell vision i fomi av en bildskärm eller liknande på vilken reellt 3-dimensionella datorberäknade bilder kan åskådliggöras, k ä n n e t e c k n a d a v , att ett antal bilder visasisekvens (tl till och med t7) efter varandra på en delbildskärm (1) samtidigt som ljuset (5) från varje del av varje bild (3) styrs (4) i rummet, olika för varje bild, av en riktskänn (2) så att en virtuell bildpunkt (7) bildas, där bildsekvensen upprepas mer än trettio gånger per sekund eller så många gånger per sekund att en människa (6) inte hinner uppfatta de enskilda bildsekvenserna såsom varande tidsbegränsade.

2. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att en i det S-dirnensionella rummet beskriven bildpunkts avbildnings (3) horisontella placering på delbildskärmen (1) beräknas genom att en tänkt linje dras genom punkten samt genom riktskärmens aktiva element (4), denna linje skär delbildskärmen (1) i avbildningens (3) horisontella centrum.

3. Anordning enligt kravet 1 och 2, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att en enskild delbildskärrns-bild är en superponering av avbildningarna (3) på delbildskärmen (1) av alla enskilda punkteri det 3-dimensionella rummet i ett bestämt tidsögonblick.

4. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att delbildskärmen (1) ärplacerad framför riktskärmen (2).

5. Anordning enligt kravet 1, k ä n n e te c k n a d d ä r a v,attriktskärmen (2)ärplaceradfrarnför delbildskärmen (1).

6. Anordning enligt kravet 1 och 2 och 3 och antingen kravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att riktskärmens ljusgenomsläppliga och ljusalstrande delar (4) är antingen kontinuerligt rörliga eller rörliga i diskreta steg.

7. Anordning enligt kravet 1 och antingen kravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att antingen delbildskärm eller riktskärm eller både delbildskärm och riktskärm är av flytande kristall typ.

8. Anordning enligt kravet 1 och 7 och antingen kravet 4 eller 5, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att anordningens ljusalstrande element är en bakom båda skärmarna belägen kontinuerligt lysande ljuskälla (8).

9. Anordning enligt kravet 1 och 2 och 3, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v , att en virtuell bildpunkt (7) placeras antingen framför, emellan eller bakom delbildskärm (1) och riktskärm (2).