WO2000031681A1 - Aktive grossbild-wiedergabeeinrichtung - Google Patents

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WO2000031681A1
WO2000031681A1 PCT/EP1998/007631 EP9807631W WO0031681A1 WO 2000031681 A1 WO2000031681 A1 WO 2000031681A1 EP 9807631 W EP9807631 W EP 9807631W WO 0031681 A1 WO0031681 A1 WO 0031681A1
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WO
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signal
display device
screen display
light
control unit
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PCT/EP1998/007631
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Inventor
Peter Fasshauer
Wolfgang Richter
Original Assignee
Vlg Virtual Laser Systems Gmbh
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
    • G06F3/0386—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry for light pen
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/302—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements characterised by the form or geometrical disposition of the individual elements
    • G09F9/3026—Video wall, i.e. stackable semiconductor matrix display modules
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
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    • G09F9/30—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/33—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being semiconductor devices, e.g. diodes

Definitions

  • the present invention relates to an active large screen display device.
  • the invention is an active large-screen display device, as is used, for example, in sports stadiums to display results, team lineups etc., but also for advertising in places that are frequently used by passers-by.
  • large-format display devices of this type typically use lamps arranged as a matrix, which are appropriately fed with the information to be displayed by means of a suitable control circuit.
  • light bulbs are used which only allow a monochrome display.
  • one or two red, green and blue glowing LEDs consist of luminous dots in the matrix, each of which can generate all shades of color of the visible light spectrum by appropriately controlling the individual LEDs of a matrix point.
  • a "color screen" of any size can be provided, which can display a clearly recognizable image even when exposed to direct daylight.
  • the invention is therefore based on the object of designing such a large-screen display device in such a way that it allows interactive access to the events depicted therein or to the content depicted there for practically any number of people.
  • the invention provides a large-screen display device with a surface that has, at least in sections, an image grid composed of pixels, which is set up to display graphic or text information, each pixel being formed by at least one light source that is generated by a control unit can be activated in a controlled manner, with a sensor device for each of or instead of individual selected light sources Receiving an electromagnetic directed beam is provided, which can be emitted by means of at least one portable signal transmitter arrangement, which has a control unit and a transducer connected to it, which generates an electromagnetic directed beam to be directed onto the surface as a function of a control signal emitted by the control unit, and wherein the sensor device generates a corresponding received signal for evaluation by a computer unit.
  • the large-screen display device thus permits interactive applications in which any number of viewers can refer to and / or influence the displayed content.
  • This system makes it possible, for example, to determine the effectiveness of advertising measures on large-screen video walls equipped in this way.
  • passers-by, customers or the like are to be equipped with a portable, manually operable signal transmitter arrangement.
  • Passers-by or customers can point the signaling device arrangement onto the surface with the image grid and, by actuating the signaling device arrangement, emit a beam which is detected by the sensor arrangement and sent to a computer unit.
  • the incoming information is collected and evaluated in the computer unit.
  • a practically arbitrary number of people in front of the large-screen display device can thus effect signals or other (data) inputs by directing a light beam onto the screen by means of a corresponding number of signal transmitter arrangements in the form of a light pointer.
  • the signaling device is set up to emit a directed electromagnetic beam, preferably a visible light beam, wherein the electromagnetic beam can be provided with an identifier which is characteristic of the signaling device, for example in the form of the name, the telephone number or the like of its user .
  • the light beam can be generated by an ultra-bright LED arrangement (with optics arranged upstream) or by a semiconductor laser arrangement, the identifier being modulated (by frequency, amplitude, phase modulation or the like). It is also possible to use a conventional incandescent lamp as the main source for the beam which is visible to the user and, for example, to emit a bundled, modulated infrared light beam.
  • the surface of the large image display device is designed as a modular partial surface element, which preferably has a rectangular or square shape, and which can be joined together with the same or similar partial surface elements to form a larger overall surface.
  • the partial surface element can also have a triangular or hexagonal shape, with which it is possible to assemble a plurality of identical surface elements to form a larger total surface.
  • Each pixel is preferably formed by one or more light-emitting diodes arranged close to one another, each of which emits light with different wavelengths, preferably red, green and blue light. With this arrangement, it is possible to produce practically any visible color by controlling the individual light-emitting diodes accordingly with voltage signals.
  • the sensor device has a photo receiver, preferably a photodiode, which is followed by a signal processing device for processing the received signal for forwarding to the computer unit for evaluation.
  • the signal processing device also has a signal amplifier and / or a bandpass filter, which is preferably followed by a signal comparator with push-pull output.
  • a signal amplifier and / or a bandpass filter which is preferably followed by a signal comparator with push-pull output.
  • Large-screen display devices set up outdoors according to the invention are also exposed to daylight brightness or direct sunlight with a radiation output of up to 1000 watts / m 2 . It is therefore necessary that the directed electromagnetic beam is emitted not as a constant beam but as a modulated beam.
  • the carrier frequency is preferably selected in the range from 100 kHz to 200 kHz or higher.
  • a 2-phase shift keying of the carrier frequency (2PSK or phase shift keying) has proven to be particularly susceptible to interference, in which the carrier frequency term is rotated by 180 ° depending on the digital information signal to be transmitted. Demodulation or information recovery is particularly safe and easy to achieve with this method.
  • a carrier frequency shift keying method (2FSK or frequency shift keying) can also be used, in which two carrier frequency signals of different center frequencies are emitted depending on the digital information signal to be transmitted.
  • a particularly energy-saving alternative is the so-called pulse-pause modulation method, in which two pauses of different lengths between two pulses determine whether a logical one or a logical zero is to be transmitted. The information to be transmitted is therefore contained in the times during which the laser is switched off.
  • the photoreceiver forms a voltage source with a preferably low-resistance resistor, at the tap of which a first electrode of a capacitor for capacitively coupling the signals received by the photoreceptor into the signal amplifier and / or bandpass filter is arranged.
  • a first electrode of a capacitor for capacitively coupling the signals received by the photoreceptor into the signal amplifier and / or bandpass filter is arranged.
  • the signal amplifier and / or bandpass filter has an operational amplifier, the second electrode of the capacitor being connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier.
  • the received signals are fed in at the non-inverting input of the operational amplifier, since otherwise the frequency response of the amplifier / filter is dependent on the external light irradiation of the photo receiver.
  • the operational amplifier has a negative feedback network which is tuned to a carrier frequency with which the electromagnetic beam from each signal transmitter arrangement is modulated.
  • the impedance of the negative feedback network is also adapted to the carrier frequency used.
  • the signal amplifier can also have a multi-stage chain of operational amplifiers with negative feedback networks for filtering the received signal. This is especially for Reaching a particularly narrow-band pass curve is desirable.
  • notch filters or the like can also be used.
  • the signal processing device furthermore has an output connection which is connected to the input connection of a signal processor, and the signal processor extracts from the output signal of the signal processing device an information signal modulated onto the electromagnetic directional beam in the signal transmitter arrangement and together with one for the location of the sensor arrangement which the respective electromagnetic directional beam was received, forwards the characteristic position signal to the computer unit.
  • a comparator preferably with a push-pull output, can be arranged between the output of the signal amplifier and the input of the signal processor.
  • At least one separate signal processor is preferably provided for each partial surface element, which is fed and processed a predetermined number of received signals from photo receivers or signal processing devices arranged uniformly distributed over the surface of the partial surface element. The result data of the processing in the respective signal processes are then fed to the computer unit, possibly after one or more further concentration levels.
  • the information from the signal generator arrangement together with the location information can then be correlated in the computer unit with the content shown on the screen.
  • the manually operable signal transmitter arrangement can have a simple on / off switch arrangement or a single or multi-axis joystick, the control unit being set up for this purpose. Tet is to evaluate and take into account a switching, direction or path signal generated by the switch arrangement or the joystick when generating the control signal for the converter. This enables the viewer to make simple markings of objects or areas in the images displayed on the large-screen display device. These markings can be detected by suitable sensor devices and evaluated with appropriate hardware and / or software measures and can be taken into account, for example, in the representation of subsequent images.
  • the respective beam is also given information about the actuation of the joystick by the control unit, this information can also be used, for example, to shift the marked objects in the respective direction when displaying subsequent images or to carry out similar operations the respective object shown on the surface.
  • the laser beam is expanded with a divergence of approximately 0.4 ° (+ 30%), so that the usual distance between the viewer and the surface of the large-screen display device (in the order of approximately 10 m ) results in a light spot which is large enough that in each case it strikes one of the sensors distributed over the surface of the large-screen display device. Since such large-screen display devices are usually arranged at a considerable distance above the floor on which the viewers are located, this does not constitute any restriction. Only if the distance between the light source and the surface with the sensor arrangements is or may be significantly shorter, either the density of the sensor arrangements distributed over the surface must be higher or the light beam must be expanded more.
  • the beam power is dimensioned so that a sufficient signal strength is available for the sensors.
  • the one embodiment of the signal transmitter arrangement has a receiver for an externally generated release signal with a direction-dependent reception sensitivity and is in a spatially defined relationship with the transducer for generating a directed electromagnetic beam such that the emission of a directed one electromagnetic beam through the signal generator arrangement is only possible when the reception of an enable signal coming from the direction of the surface of the large-screen display device.
  • This configuration ensures that an uncontrolled actuation of the device in any direction is not possible. On the one hand, this ensures that a viewer does not direct rays to the rest of the audience.
  • by not emitting the release signal it can be prevented that, regardless of the direction of the beam desired by the respective viewer, no beams can be emitted at certain times.
  • the control unit is connected to a playback device which is set up to reproduce an optical, acoustic or tactile signal which is recognizable for the user of the device.
  • the playback device can also emit several signals (e.g. optical and tactile). With this, the respective viewer can e.g. be signaled that his respective device has received an enable signal and that he can now make a mark on the projection surface.
  • an identification signal can be sent to the devices in addition to or instead of the release signal, which identification signal is received by the receiver and evaluated in the control unit of each device, ie is compared with the identifier of the respective device . If the comparison is positive, the Control unit likewise activate the playback device accordingly, so that the respective viewer knows that "his" beam is detected and taken into account in the image display, for example in the manner described above.
  • control unit is connected to a sound recording device which is set up to record sounds and to transmit them to a receiver for transmission in the auditorium by means of a transmission device.
  • the viewer selected via the identification signal can thus speak to the rest of the audience. It is also possible to present the voice of the selected viewer (e.g. together with a previously recorded image of the viewer on the projection surface) to the rest of the audience.
  • control unit is set up to use the signal received by the receiver to transmit a signal transmitted into or with the release signal To determine the duration signal and to generate the drive signal for the converter as a function of the duration signal. This ensures that every viewer cannot direct (light) rays onto the screen for any length of time.
  • the transmitted time signal can either determine the maximum time for an uninterrupted (light) beam, and / or the time signal specifies how long the accumulated time is during which the viewer (any number) (light) beams can direct the projection surface.
  • the control unit assigns e.g. a counter which is set to a specific value by the time duration signal.
  • the control unit blocks the generation of the control signal for the converter (irrespective of whether the signal generator arrangement is actuated or not).
  • control unit can be set up to determine a number of light pulses transmitted in or with the release signal and to generate control signals for the converter as a function of the number of light pulses.
  • control unit has a counter which is set to a specific value by the light pulse number signal. This counter is decremented each time the viewer actuates the signaling device to direct a (light) beam onto the projection surface. As soon as the counter has reached zero, the
  • Control unit blocked the generation of the control signal for the converter.
  • control unit can be set up to determine a group identification signal transmitted in or with the release signal and to generate control signals for the converter as a function of the group identification signal.
  • control unit has a storage element in which a predetermined group membership feature (a combination of numbers or bits) is stored. If a group identifier signal is transmitted in or with the release signal, the control unit compares the content of this memory element with the received group identifier signal. If the comparison is negative, the control unit blocks the generation of the drive signal for the converter.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of the input device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of the photo receiver according to the invention with a downstream signal processing device.
  • FIG. 3 shows a partial surface element according to the invention which has 16 photo receivers and signal processing devices, the output signals of which are each fed to a signal processor.
  • FIG. 4 shows an overall schematic representation of the large image display device according to the invention with a signal transmitter arrangement.
  • FIG. 1 The block diagram of a signal transmitter arrangement according to the invention illustrated in FIG. 1 has a microcontroller 10 as a control unit, which is equipped with a central processor unit, a program memory and a data memory as well as a number of data inputs and outputs.
  • a microcontroller 10 as a control unit, which is equipped with a central processor unit, a program memory and a data memory as well as a number of data inputs and outputs.
  • a manually operable switch arrangement designed as a four-quadrant (two-axis) joystick 12 is connected to the microcontroller 10 in order to send control commands to the microcontroller 10. Either one of the four switches can be actuated to generate a direction control command, or two or more buttons can be actuated to generate a control command without a direction.
  • a simple on / off Switch instead of the joystick 12, a simple on / off Switch provided, which is connected to the microcontroller 10.
  • the microcontroller 10 is also connected to a converter 14 designed as a laser diode, which emits an electromagnetic beam in the form of a directed visible light beam 16 when the converter 14 receives a corresponding control signal from the microcontroller 10.
  • a switching or direction signal generated by means of the switch arrangement 12 is taken into account by the microcontroller 10 when generating the control signal for the converter 14 in such a way that corresponding information is modulated onto the light beam 16.
  • the microcontroller 10 is connected to an infrared receiver 18 in order to receive an externally generated release signal.
  • the receiver can also be designed to receive signals in the ultrasound range or other frequencies or types of propagation.
  • the microcontroller 10 is programmed accordingly to impress the control signal for the converter 14 with an identifier which is characteristic of the respective device.
  • the microcontroller 10 can receive corresponding information about the infrared receiver during operation of the device, or it can be fed in via a (serial) data input 20 before the intended start-up (by a viewer).
  • the identifier can consist of information about the viewer using the respective device (age, gender, name, etc.).
  • the microcontroller 10 is also programmed so that it only emits the control signal for the converter when a corresponding enable signal has been received via the infrared receiver 18.
  • the infrared receiver 18, with which the externally generated release signal is received, is arranged in a tube 22 in order to bring about a direction-dependent reception sensitivity of the infrared receiver 18.
  • the tube instead of the tube, other optically effective components can also be used.
  • the infrared receiver 18 is arranged next to the laser diode 14, the laser diode 14 being oriented such that the central longitudinal axis of the tube 22 runs parallel to the axis of the light beam 16. This spatial arrangement of the two components ensures that a light beam 16 can only be emitted in the direction from which the release signal is also received.
  • a deviation from the parallel direction of incidence is possible.
  • the microcontroller 10 is connected to a display device 24 with illuminated displays 24a, 24b and 24c as well as a vibrator 24d and a buzzer 24e in order to display an optical, acoustic or tactile signal that is recognizable for the user of the device.
  • the illuminated displays are activated when the user actuates the switch arrangement, the number and / or the luminous intensity of the activated illuminated displays 24a, 24b, 24c changing as the number of switching operations increases.
  • the buzzer 24e can also emit a signal that rises in pitch with an increasing number of switching operations.
  • the receipt of an enable signal can also be e.g. be signaled by an activation of the vibrator 24d by the microcontroller 10.
  • the microcontroller 10 is connected to a sound recording device in the form of a microphone 28, which is set up to record speech, noises, singing or the like and by means of a radio transmission device 30 to a receiver with a loudspeaker for broadcasting in the To send auditorium.
  • the microcontroller 10 can receive the information via the infrared receiver 18 in or with the release signal that the sound recording device 28, 30 is to be activated for the respective user.
  • the microcontroller 10 can additionally be programmed such that it also emits a corresponding signal to the light indicators 24a, 24b and 24c, and / or the vibrator 24d and / or the buzzer 24e.
  • the microcontroller 10 is also programmed such that it determines a time signal transmitted in or with the release signal from the signal received by the infrared receiver 18 and then generates the control signal for the laser diode as a function of the time signal. This prevents the respective user from emitting light rays as often as he wishes.
  • the microcontroller 10 has a counter which is set to a specific value by the time duration signal. The counter is decremented during the time that the user operates the signaling device to emit a light beam. As soon as the counter has reached zero, the microcontroller 10 is blocked from generating the control signal for the converter 18.
  • the microcontroller 10 can additionally be programmed such that it also emits a signal representing the status of the counter to the light indicators 24a, 24b and 24c, and / or the vibrator 24d and / or the buzzer 24e.
  • the microcontroller 10 is programmed such that it determines a group identification signal transmitted in or with the release signal from the signal received by the infrared receiver 18 and to generate control signals for the converter as a function of the group identification signal.
  • the microcontroller 10 can also be programmed in this case in such a way that it emits the signal representing the respective group identifier to the light indicators 24a, 24b and 24c, and / or the vibrator 24d and / or the buzzer 24e.
  • the power supply of the microcontroller 10 and the other components can be realized by an UltraCap or GoldCap 40, which is characterized in that it is a capacitor that has a capacitance of 20 farads or more. Charging such capacitors is many times faster than charging conventional accumulators.
  • a power supply management circuit 42 is connected between the capacitor 40 and the microcontroller 10, so that a low charge level can also be communicated to the microcontroller 10 so that it outputs a corresponding (eg optical) signal.
  • the device is designed so that it can be constructed as a portable, hand-held device that a viewer can easily hold, carry, rotate, pivot and use in one hand.
  • a considerably simpler light transmitter can also be used, in which a programmable microcontroller contains an identifier which is modulated onto a carrier frequency by phase sampling.
  • the carrier frequency signal modulated in this way is used to control a laser diode.
  • FIG. 2 illustrates a signal processing device 100 which is connected to a sensor device 102 in the form of a photodiode as a photo receiver.
  • the photodiode has an optically active area of approx. 8 - 10 mm and an angular characteristic of an area radiator with a half-width of + 60 °.
  • the cathode of the photodiode 102 is connected to the operating voltage and the anode is connected to a low-resistance resistor 104 of the order of 1 k ⁇ , so that a voltage source is formed, to the tap of which an electrode of a coupling capacitor 106 is connected.
  • the other electrode of coupling capacitor 106 is connected to the non-inverting input terminal (+) of an operational onsverstarker 110, which acts as a signal amplifier and bandpass filter, connected.
  • Two resistors 112, 114 which are also connected as a voltage divider between ground and operating voltage to the non-inverting input connection (+) of the operational amplifier 110, are used for setting the operating point.
  • An active or passive network 116 is arranged in the negative feedback branch of the operational amplifier 110 between the inverting input connection (-) and the output connection of the operational amplifier 110.
  • the network 116 effects a transmission characteristic of the operational amplifier 110 as a bandpass filter, which is tuned to a carrier frequency with which the electromagnetic beam from the signal transmitter arrangement is modulated.
  • a signal comparator 120 with a counter clock output 122 is connected to the output connection of the operational amplifier 110.
  • the signal amplifier in another, not further illustrated embodiment is designed as a multi-stage chain of operational amplifiers with negative feedback networks for filtering the received signal.
  • Carrier frequency signal with the modulated information of interference signal components largely cleaned up, so that further processing can take place in a signal processor 130 described below.
  • FIG. 3 illustrates a partial surface element 140 which has an image grid having 12 * 12 pixels 142, which is arranged in a surface. Each pixel is formed by four LEDs (one red R, one green G and two blue B). Only in individual selected pixels 142 that are evenly spaced is one of the LEDs replaced by a photosensor 102. For better shielding against interfering light influences, the photodiodes 102 are each set back or recessed in a tube by a few millimeters in relation to the plane of the light-emitting diodes. The LEDs are controlled by the computer unit 150 described below or by a separate computer. The details of the control are known and are not explained here.
  • the signal processor 130 has 16 input terminals 132_a to 132_k. All 16 output terminals 122 of each photodiode
  • the signal processor 130 is programmed in such a way that the individual outputs of the signal processing device are continuously polled in succession. As soon as the signal processor receives the carrier frequency signal with the modulated information at one of its inputs, the information signal is extracted. This information signal is then passed on to the computer unit 150 together with a position signal which is characteristic of the location of the photodiode 102 with which the respective electromagnetic directed beam was received. The location information can be determined from the order number of the input connection 132_a to 132_k, via which the carrier frequency signal with the modulated information was received.
  • a return channel 136 is also supplied from the computer unit 150, with which a corresponding confirmation signal is sent back via an infrared link, which has IR emitters 160 on the large-screen display device, to a signal transmitter arrangement, the laser beam 16 of which has been detected and evaluated.
  • an enable signal can also be sent out for all or a group of signal generator arrangements.
  • the present invention enables the effectiveness of quantifiable information, advertising and animation applications at large events or in public places and streets.
  • training or training systems can be equipped with completely new functionalities.

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Abstract

Eine Großbild-Wiedergabeeinrichtung mit einer Fläche, die zumindest abschnittsweise ein aus Bildpunkten zusammengesetztes Bildraster aufweist, das zur Darstellung von Graphik-oder Textinformation eingerichtet ist, wobei jeder Bildpunkt durch wenigstens eine Lichtquelle gebildet ist, die durch eine Ansteuereinheit gesteuert aktivierbar ist, wobei zwischen oder anstelle von einzelnen ausgewählten Lichtquellen jeweils eine Sensoreinrichtung zum Empfang eines elektromagnetischen gerichteten Strahls (16) vorgesehen ist, der mittels wenigstens einer tragbaren, manuell betätigaren Signalgeberanordung aussendbar ist, die eine Steuereinheit (10) und einen mit dieser verbundenen Wandler aufweist, der in Abhängigkeit von einem von der Steuereinheit abgegebenen Ansteuersignal einen auf die Fläche zu richtenden elektromagnetischen gerichteten Strahl (16) erzeugt, und wobei die Sensoreinrichtung (102) ein entsprechendes Empfangssignal für die Auswertung durch eine Rechnereinheit (150) erzeugt.

Description

AKTIVE GROßBILD-WIEDERGABEEINRICHTUNG
1. Beschreibung
1.1. Hintergrund der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktive Großbild-Wiedergabeeinrichtung. Insbesondere handelt es sich bei der Erfindung um eine aktive Großbild-Wiedergabeeinrichtung, wie sie zum Beispiel in Sportstadien zur Darstellung von Ergebnissen, Mannschaftsaufstellungen etc., aber auch zur Werbung an von Passanten stark frequentierten Orten eingesetzt wird.
1.2. Stand der Technik
Im Stand der Technik werden bei derartigen Großbild-Wiedergabeeinrichtungen üblicherweise als Matrix angeordnete Leuchtmittel verwendet, die mittels einer geeigneten Ansteuerschaltung mit den darzustellenden Informationen entsprechend gespeist werden. In einer einfachen Ausführungsform sind dabei Glühbirnen eingesetzt, die nur eine einfarbige Darstellung erlauben. In einer weiterentwickelten Ausfüh- rungsfor sind aus jeweils einer oder zwei roten, grünen und blau leuchtenden LED (lichtemittierenden Diode) Leuchtpunkte der Matrix zusammengesetzt, von denen jeder durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen LED eines Matrixpunktes sämtliche Farbschattierungen des sichtbaren Lichtspektrums erzeugen kann. Abgesehen von der gegenüber einer Braun' sehen Röhre geringeren Ansteuerungsgeschwindigkeit kann so ein beliebig großer "Farbbildschirm" bereitgestellt werden, der auch bei direkter Tageslichtbestrahlung ein gut erkennbares Bild darstellen kann.
Dieser Art von Großbild-Wiedergabeeinrichtungen haftet jedoch eine Reihe unterschiedlicher Einschränkungen an.
Zum einen besteht hier keine Möglichkeit für die Betrachter, auf den dargestellten Inhalt Einfluß zu nehmen oder mit diesem zu interagieren . Insbesondere ist es nicht möglich, daß eine große Anzahl von Zuschauern oder Passanten eine Auswahl aus mehreren dargestellten Möglichkeiten trifft oder Bewertungsaussagen oder dergl. abgibt. Diese fehlende Interaktivität stellt insofern eine erhebliche Einschränkung dar, als zum Beispiel bisher die Wirksamkeit von Werbung auf den anzu- sprechenden Personenkreis nur sehr aufwendig und indirekt meßbar ist. Ein Indikator für die Wirksamkeit von Werbung ist der Anstieg des Umsatzes mit dem beworbenen Produkt oder der beworbenen Dienstleistung. Inwieweit jedoch einzelne Werbemaßnahmen, also Rundfunk-, Fernseh-, Kino-, Printmedien oder Plakatwerbung effektiv sind, das heißt zur Umsatzsteigerung beitragen, kann nur sehr aufwandsintensiv durch Kundenbefragung ermittelt werden.
Außerdem bewirkt nachweislich nur die aktive Einbeziehung von Betrachtern der Großbild-Wiedergabeeinrichtung in das dort abgebildete Geschehen oder in den dort abgebildeten Inhalt eine nachhaltige Identifikation des einzelnen Betrachters mit dem Geschehen oder Inhalt. Mit den bekannten Anordnungen ist dies jedoch nicht möglich.
1.3. Der Erfindung zugrundeliegendes Problem
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine derartige Großbild-Wiedergabeeinrichtung so auszugestalten, daß sie für eine praktisch beliebigen Anzahl von Personen interaktive Zugriffe auf das dort abgebildete Geschehen oder in den dort abgebildeten Inhalt erlaubt.
1.4. Erfindungsgemäße Lösung
Die Erfindung stellt eine Großbild-Wiedergabeeinrichtung be- reit, mit einer Fläche, die zumindest abschnittsweise ein aus Bildpunkten zusammengesetztes Bildraster aufweist, das zur Darstellung von Graphik- oder Textinformation eingerichtet ist, wobei jeder Bildpunkt durch wenigstens eine Lichtquelle gebildet ist, die durch eine Ansteuereinheit gesteuert akti- vierbar ist, wobei zwischen oder anstelle von einzelnen ausgewählten Lichtquellen jeweils eine Sensoreinrichtung zum Empfang eines elektromagnetischen gerichteten Strahls vorgesehen ist, der mittels wenigstens einer tragbaren Signalgeberanordnung aussendbar ist, die eine Steuereinheit und einen mit dieser verbundenen Wandler aufweist, der in Abhängigkeit von einem von der Steuereinheit abgegebenen Ansteuersignal einen auf die Fläche zu richtenden elektromagnetischen gerichteten Strahl erzeugt, und wobei die Sensoreinrichtung ein entsprechendes Empfangssignal für die Auswertung durch eine Rechnereinheit erzeugt.
Damit erlaubt die erfindungsgemäße Großbild-Wiedergabeeinrichtung interaktive Applikationen, bei denen beliebig viele Zuschauer auf die dargestellten Inhalte Bezug und/oder Einfluß nehmen können.
Durch dieses erfindungsgemäße System ist es möglich, zum Beispiel die Wirksamkeit von Werbemaßnahmen auf derart ausgestatteten Großbild-Videowänden zu ermitteln. Dazu sind Passanten, Kunden oder dergl. mit einer tragbaren, manuell betätigbaren Signalgeberanordnung auszustatten. Die Passanten oder Kunden können die Signalgeberanordnung auf die Fläche mit dem Bildraster richten und durch Betätigen der Signalgeberanordnung einen Strahl aussenden, der durch die Sensoranordnung erfaßt und an eine Rechnereinheit gesendet wird. In der Rechnereinheit werden die eingehenden Informationen ge- sammelt und ausgewertet.
Damit kann eine praktisch beliebige Anzahl von vor der Großbild-Wiedergabeeinrichtung befindlichen Personen mittels einer entsprechenden Anzahl von Signalgeberanordnung in Form eines Lichtzeigers Signale oder andere (Daten-) Eingaben durch Richten eines Lichtstrahls auf die Bildwand bewirken.
Dabei ist innerhalb weiter Grenzen die freie Beweglichkeit des Benutzers oder der Benutzer relativ zu der Großbild- Wiedergabeeinrichtung nicht eingeschränkt, da der Lichtzeiger keine drahtgebundene Verbindung zu der Rechnereinheit hat. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Signalgeberanordnung zum Aussenden eines gerichteten elektromagnetischen Strahls, vorzugsweise eines sichtbaren Lichtstrahls eingerichtet, wobei der elektromagnetische Strahl mit einer für die Signalgeberanoednung charakteristischen Kennung, z.B. in Form des Namens, der Telefonnummer oder dergl. ihres Benutzers versehen sein kann. Der Lichtstrahl kann durch eine Ultra-bright-LED-Anordnung (mit einer davorange- ordneten Optik) oder durch eine Halbleiter-Laser-Anordnung erzeugt werden, wobei die Kennung (durch Frequenz-, Amplituden-, Phasenmodulation oder dergl.) aufmoduliert wird. Dabei ist es auch möglich, eine herkömmliche Glühlampe als für den Benutzer sichtbare Hauptquelle für den Strahl zu verwenden und daneben z.B. einen gebündelten, modulierten Infrarot- Lichtstrahl auszusenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fläche der Großbild-Wiedergabeeinrichtung als modulares Teilflächenelement ausgestaltet, das eine vorzugsweise recht- eckige oder quadratische Gestalt aufweist, und das mit gleichen oder gleichartigen Teilflächenelement zu einer größeren Gesamtfläche zusammenfügbar ist. Anstelle der viereckigen Form kann das Teilflächenelement aber auch eine dreieckige oder sechseckige Gestalt haben, mit der ein Zusammensetzen mehrerer gleichgestalteter Teilflächenelemente zu einer größeren Gesamtfläche möglich ist.
Vorzugsweise ist jeder Bildpunkt durch eine oder mehrere dicht beieinander angeordnete Leuchtdioden gebildet, die je- weils Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge, vorzugsweise rotes, grünes und blaues Licht aussenden. Mit dieser Anordnung ist es möglich, praktisch jede beliebige sichtbare Farbgebung zu erzeugen, indem die einzelnen Leuchtdioden entsprechend mit Spannungssignalen angesteuert werden. Die Sensoreinrichtung weist einen Photoempfänger, vorzugsweise eine Photodiode auf, der eine Signalaufbereitungseinrichtung nachgeschaltet ist, zur Aufbereitung des Empfangssignals für eine Weiterleitung an die Rechnereinheit zur Auswertung.
Die Signalaufbereitungseinrichtung weist außerdem einen Si- gnalverstärker und/oder ein Bandpaßfilter auf, dem vorzugsweise ein Signalkomparator mit Gegentaktausgang nachgeschaltet ist. Im Freien aufgestellte Großbild-Wiedergabeeinrichtungen gemäß der Erfindung sind auch der Tageslicht-Hellig- keit bzw. der direkten Sonnenbestrahlung mit einer Strahlungsleistung von bis zu 1000 Watt/m2 ausgesetzt. Daher ist es notwendig, daß der gerichtete elektromagnetische Strahl nicht als konstanter Strahl, sondern als modulierter Strahl ausgesendet wird. Um eine ausreichende Datengeschwindigkeit der mit dem (Licht-) Strahl zu übertragenden Informationen zu erhalten, ist die Trägerfrequenz vorzugsweise im Bereich von 100 kHz bis 200 kHz oder höher gewählt. Als besonders stö- runanfällig hat sich eine 2-Phasen-umtastung der Trägerfrequenz (2PSK oder phase shift keying) herausgestellt, bei der in Abhängigkeit vom zu übertragenden digitalen Informationssignal eine Phasendrehung des Trägerfrequenzterms um 180° erfolgt. Die Demodulation oder Informationsrückgewinnung ist bei diesem Verfahren besonders sicher und einfach zu erreichen. Alternativ dazu kann auch ein Trägerfrequenzumtastver- fahren (2FSK oder frequency shift keying) angewendet werden, bei dem in Abhängigkeit vom zu übertragenden digitalen Informationssignal zwei Trägerfrequenzsignale unterschiedlicher Mittenfrequenz ausgesendet werden. Eine besonders energiespa- rende Alternative stellt das sog. Puls-Pausen-Modulationsver- fahren dar, bei dem durch zwei unterschiedlich lange Pausen zwischen zwei Impulsen festgelegt wird, ob eine logische Eins oder eine logische Null übertragen werden soll. Mithin ist die zu übertragende Information in den Zeiten enthalten, während denen der Laser ausgeschaltet ist. In der Signalaufbereitungseinrichtung bildet der Photoempfänger mit einem vorzugsweise niederohmigen Widerstand eine Spannungsquelle, an deren Abgriff eine erste Elektrode eines Kondensator zur kapazitive Einkopplung der von dem Photoempfänger empfangenen Signale in den Signalverstärker und/oder Bandpaßfilter angeordnet ist. Dies ist insofern vorteilhaft, als bei direkter Sonneneinstrahlung auf den Photoempfänger (die Photodiode) eine Arbeitspunktverschiebung stattfindet, die kleiner als die Photodioden-Vorspannung bleiben muß. Gleichzeitig wird hierdurch die Grenzfrequenz dieses Ein- gangskreises trotz größer werdender Sperrschichtkapazität der Photodiode so hoch gehalten, daß sie über der gewählten Trägerfrequenz liegt. Die kapazitive Einkopplung in den nachfolgenden Verstärker hält hier den Arbeitspunkt stabil.
Der Signalverstärker und/oder Bandpaßfilter weist einen Operationsverstärker auf, wobei die zweite Elektrode des Kondensators mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärker verbunden ist.
Die Einspeisung der empfangenen Signale erfolgt hier im Gegensatz zu sonst üblichen Transimpedanzverstärkern am nicht- invertierenden Eingang des Operationsverstärkers, da andernfalls der Frequenzgang des Verstärkers/Filters von der Fremd- lichtbestrahlung des Photoempfängers abhängig wird.
Der Operationsverstärker weist zwischen seinem Ausgangsanschluß und seinem invertierenden Eingangsanschluß ein Gegen- kopplungsnetzwerk auf, das auf eine Trägerfrequenz abgestimmt ist, mit der der elektromagnetische Strahl aus jeder Signal- geberanordnung moduliert ist. Dabei ist die Impedanz des Gegenkopplungsnetzwerkes auch auf die verwendete Trägerfrequenz angepaßt.
Der Signalverstärker kann auch eine mehrstufige Kette aus Operationsverstärkern mit Gegenkopplungsnetzwerken zur Filterung des Empfangssignals aufweisen. Dies ist insbesondere zum Erreichen einer besonders schmalbandigen Durchlaßkurve wünschenswert. Es können jedoch auch Kerb-Filter oder dergl. eingesetzt werden.
Die Signalaufbereitungseinrichtung weist des weiteren einen Ausgangsanschluß auf, der mit dem Eingangsanschluß eines Si- gnalprozessors verbunden ist, und wobei der Signalprozessor aus dem Ausgangssignal der Signalaufbereitungseinrichtung ein dem elektromagnetischen gerichteten Strahl in der Signalgeberanordnung aufmoduliertes Informationssignal extrahiert und zusammen mit einem für den Ort der Sensoranordnung mit dem der jeweilige elektromagnetische gerichtete Strahl empfangen wurde, charakteristischen Positionssignal an die Rechnereinheit weiterleitet. Dabei kann zur Regeneration der Signalflanken zwischen dem Ausgang des Signalverstärkers und dem Eingang des Signalprozessors ein Komparator, vorzugsweise mit Gegentaktausgang, angeordnet sein. Vorzugsweise ist für jedes Teilflächenelement wenigstens ein eigener Signalprozessor vorgesehen, der eine vorbestimmte Anzahl von Empfängssignalen von über die Fläche des Teilflächenelementes gleichmäßig ver- teilt angeordneten Photoempfängern bzw. Signalaufbereitungseinrichtungen zugeführt bekommt und weiterverarbeitet. Die Ergebnisdaten der Verarbeitung in den jeweiligen Signalprozessen werden dann der Rechnereinheit, ggf. nach einer oder mehreren weiteren Konzentrationsstufen zugeführt.
Die Information aus der Signalgeberanordnung zusammen mit der Ortsinformation kann dann in der Rechnereinheit mit dem auf der Bild-Wand dargestellten Inhalt korreliert werden.
Mit der erfindungsgemäßen Signalgeberanordnung ist es möglich, die Zuordnung von Zuschauern und den von diesen ausgesendeten (Licht-) strahlen sehr einfach zu treffen.
Die manuell betätigbare Signalgeberanordnung kann eine einfa- ehe Ein-/Aus-Schalteranordnung oder einen ein- oder mehrach- sigen Joystick haben, wobei die Steuereinheit dazu eingerich- tet ist, ein mittels der Schalteranordnung oder dem Joystick erzeugtes Schalt-, Richtungs- oder Wegsignal bei der Erzeugung des Ansteuersignal für den Wandler auszuwerten und zu berücksichtigen. Damit können einfache Markierungen von Objekten oder Bereichen in den auf der Großbild-Wiedergabeein- richtung dargestellten Bildern durch die Zuschauer vorgenommen werden. Diese Markierungen können durch geeignete Sensoreinrichtungen erfaßt und mit entsprechendem Hard- und/oder Softwarevorkehrungen ausgewertet werden und z.B. bei der Darstellung nachfolgender Bilder berücksichtigt werden. Wenn dem jeweiligen Strahl neben seiner Kennung durch die Steuereinheit auch noch eine Information über die Betätigung des Joysticks aufgeprägt wird, kann diese Information zusätzlich verwendet werden, um z.B. bei der Darstellung nachfolgender Bilder die markierten Objekte in der jeweiligen Richtung zu verschieben oder dergl. Operationen mit dem jeweiligen auf der Fläche dargestellten Objekt auszuführen.
Bei der erfindungsgemäßen Signalgeberanordnung wird der Laser-Strahl mit einer Divergenz von etwa 0,4° (+ 30%) aufge- weitet, so daß sich im üblichen Abstand des Zuschauers von der Fläche der Großbild-Wiedergabeeinrichtung (in der Größenordnung von etwa 10 m) ein Lichtfleck ergibt, der groß genug ist, daß er in jedem Fall auf einen der über die Fläche der Großbild-Wiedergabeeinrichtung verteilt angeordneten Sensoren trifft. Da üblicherweise derartige Großbild-Wiedergabeeinrichtungen in erheblichem Abstand über dem Boden angeordnet sind, auf dem sich die Zuschauer befinden, stellt dies keine Einschränkung dar. Lediglich wenn der Abstand zwischen der Lichtquelle und der Fläche mit den Sensoranordnungen erheb- lieh kürzer ist oder sein darf, muß entweder die Dichte der über die Fläche verteilt angeordneten Sensoranordnungen höher sein oder der Lichtstrahl stärker aufgeweitet werden. Außerdem ist die Strahlleistung so bemessen, daß eine ausreichende Signalstärke für die Sensoren zur Verfügung steht. Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die eine Ausführungsform der Signalgeberanordnung einen Empfänger für ein extern erzeugtes Freigabesignal mit einer richtungsabhängigen Empfangsempfindlichkeit aufweist und mit dem Wandler zum Erzeugen eines gerichteten elektromagneti- sehen Strahls in derart räumlich festgelegter Beziehung steht, daß das Aussenden eines gerichteten elektromagnetischen Strahls durch die Signalgeberanordnung nur dann möglich ist, wenn der Empfang eines aus der Richtung der Fläche der Großbild-Wiedergabeeinrichtung kommenden Freigabesignals er- folgt. Diese Ausgestaltung stellt sicher, daß ein unkontrolliertes Betätigen der Vorrichtung in beliebige Richtungen nicht möglich ist. Damit wird zum einen sichergestellt, daß ein Zuschauer nicht Strahlen auf das übrige Publikum richtet. Außerdem kann durch Nicht-Aussenden des Freigabesignals ver- hindert werden, daß - unabhängig von der vom jeweiligen Zuschauer gewünschten Richtung des Strahls - zu bestimmten Zeiten überhaupt keine Strahlen ausgesendet werden können.
Bei einer anderen Ausführungsform der Signalgebereinrichtung ist die Steuereinheit mit einer Wiedergabeeinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, ein für den Benutzer der Vorrichtung erkennbares optisches, akustisches oder taktiles Signal wiederzugeben. Die Wiedergabeeinrichtung kann dabei auch mehrere Signale (z.B. optisch und taktil) abgeben. Damit kann dem jeweiligen Zuschauer z.B. signalisiert werden, daß seine jeweilige Vorrichtung ein Freigabesignal empfangen hat, und er jetzt eine Markierung auf der Projektionsfläche vornehmen kann.
Außerdem kann bei entsprechender Auswertung der Kennung der auf die Projektionsfläche gerichteten Strahlen neben oder anstelle des Freigabesignals ein Identifizierungssignal an die Vorrichtungen ausgesendet werden, das durch den Empfänger aufgenommen und in der Steuereinheit jeder Vorrichtung ausge- wertet, d.h. mit der Kennung der jeweiligen Vorrichtung verglichen wird. Wenn der Vergleich positiv ausfällt, kann die Steuereinheit die Wiedergabeeinrichtung ebenfalls entsprechend aktivieren, so daß der jeweilige Zuschauer weiß, daß "sein" Strahl erfaßt und bei der Bilddarstellung z.B. in der oben beschriebenen Weise berücksichtigt wird.
Neben oder anstelle der Aktivierung der Wiedergabeeinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Steuereinheit mit einer Klangaufzeichnungseinrichtung verbunden, die dazu eingerichtet ist, Klänge aufzunehmen und mittels einer Übertragungseinrichtung an ei- nen Empfänger zur Ausstrahlung im Auditorium zu senden. Damit kann der über das Identifizierungssignal ausgewählte Zuschauer zu dem übrigen Publikum sprechen. Es ist auch möglich, die Stimme des ausgewählten Zuschauers (z.B. zusammen mit einem vorher aufgezeichneten Bild des Zuschauers auf der Projekti- onsflache) dem übrigen Publikum zu präsentieren.
Um für den einzelnen Zuschauer die Zeitdauer zu begrenzen, während der er (Licht-) strahlen auf die Projektionsfläche richten kann, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung die Steuereinheit dazu eingerichtet, aus dem von dem Empfänger erhaltenen Signal ein in oder mit dem Freigabesignal übertragenes Zeitdauersignal zu ermitteln und das Ansteuersignal für den Wandler in Abhängigkeit von dem Zeitdauersignal zu erzeugen. Damit wird sichergestellt, daß jeder Zuschauer nicht beliebig lange (Licht-) strahlen auf die Projektionsfläche richten kann.
Dabei kann durch das übertragenes Zeitdauersignal entweder die maximale Zeitdauer für einen ununterbrochenen (Licht- ) strahl festgelegt sein, und/oder das Zeitdauersignal legt fest, wie lange die akkumulierte Zeitdauer ist, während der der Zuschauer (beliebig viele) (Licht-) strahlen auf die Pro- jektionsflache richten kann. Die Steuereinheit weist dazu z.B. einen Zähler auf, der durch das Zeitdauersignal auf ei- nen bestimmten Wert gesetzt wird. Während der Zeit, in der
Zuschauer die Signalgeberanordnung betätigt, um einen (Licht- ) strahl auf die Projektionsfläche richten, wird der Zähler dekrementiert. Sobald der Zähler der Stand Null erreicht hat, wird durch die Steuereinheit die Erzeugung des Ansteuersi- gnals für den Wandler gesperrt (unabhängig davon, ob die Signalgeberanordnung betätigt wird, oder nicht) .
Alternativ dazu kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, ein in oder mit dem Freigabesignal übertragenes Lichtimpuls-Anzahlsignal zu ermitteln und Ansteuersignale für den Wandler in Abhängigkeit von dem Lichtimpuls-Anzahlsignal zu erzeugen. Auch hier weist die Steuereinheit einen Zähler auf, der durch das Lichtimpuls-Anzahlsignal auf einen bestimmten Wert gesetzt wird. Jedes mal, wenn der Zuschauer die Signalgeberanordnung betätigt, um einen (Licht-) strahl auf die Projektionsfläche richten, wird dieser Zähler dekrementiert. So- bald der Zähler der Stand Null erreicht hat, wird durch die
Steuereinheit die Erzeugung des Ansteuersignals für den Wandler gesperrt.
Außerdem kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, ein in oder mit dem Freigabesignal übertragenes Gruppenkennungs- signal zu ermitteln und Ansteuersignale für den Wandler in Abhängigkeit von dem Gruppenkennungs-signal zu erzeugen. Hierzu weist die Steuereinheit ein Speicherelement auf, in dem ein vorherbestimmtes Gruppenzugehörigkeitsmerkmal (eine Zahlen- oder Bitkombination) abgelegt ist. Wenn in oder mit dem Freigabesignal ein Gruppenkennungs-signal übertragen wird, vergleicht die Steuereinheit den Inhalt dieses Speicherelementes mit dem empfangenen Gruppenkennungs-signal. Wenn der Vergleich negativ ausfällt, wird durch die Steuereinheit die Erzeugung des Ansteuersignals für den Wandler gesperrt.
Die einzelnen Merkmale der Ansprüche können auch in einer von der Anspruchsrückbeziehung abweichenden Weise kombiniert werden. Auch für derartige Kombinationen von erfindungsgemäßen Merkmalen wird Schutz beansprucht. Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung der Fig. erläutert.
1.5. Kurzbeschreibung der Zeichnungen Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Eingabevorrichtung.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild des erfindungsgemä- ßen Photoempfängers mit nachgeschalteter Signalaufbereitungs- einrichtung.
Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Teilflächenelement, das 16 Photoempfängers und Signalaufbereitungseinrichtungen aufweist, deren Ausgangssignale jeweils einem Signalprozessor zugeführt werden.
Fig. 4 zeigt eine schematische Gesamtdarstellung der erfindungsgemäßen Großbild-Wiedergabeeinrichtung mit einer Signalgeberanordnung .
1.6. Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Fig. 1 veranschaulichte Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Signalgeberanordnung weist einen Microcontroller 10 als Steuereinheit auf, der mit einer zentralen Prozessor- einheit, einem Programmspeicher und einem Datenspeicher sowie einer Anzahl von Datenein- und Ausgängen ausgestattet ist.
Mit dem Microcontroller 10 ist eine als vier-Quadranten- (zwei-Achsen) -Joystick 12 ausgestaltete manuell betätigbare Schalteranordnung verbunden, um Steuerbefehle an den Microcontroller 10 zu schicken. Dabei kann entweder einer der vier Schalter betätigt werden, um ein Richtungs-Steuerbefehl zu erzeugen, oder es werden zwei oder mehr Tasten betätigt, um einen Steuerbefehl ohne Richtungsangabe zu erzeugen. Bei ei- ner einfacheren (nicht weiter veranschaulichten) Ausführungsform ist anstelle des Joystick 12 ein einfacher Ein-/Aus- Schalter vorgesehen, der mit dem Microcontroller 10 verbunden ist.
Der Microcontroller 10 ist außerdem mit einem als Laserdiode ausgestalteten Wandler 14 verbunden, der einen elektromagne- tischen Strahl in Form eines gerichteten sichtbaren Lichtstrahls 16 aussendet, wenn der Wandler 14 von dem Microcontroller 10 ein entsprechendes Ansteuersignal erhält. Ein mittels der Schalteranordnung 12 erzeugtes Schalt- oder, Rich- tungssignal wird durch den Microcontroller 10 bei der Erzeu- gung des Ansteuersignals für den Wandler 14 in der Weise berücksichtigt, daß dem Lichtstrahl 16 entsprechende Informationen aufmoduliert werden.
Weiterhin ist der Microcontroller 10 mit einem Infrarot- Empfänger 18 verbunden, um ein extern erzeugtes Freigabesignal zu empfangen. Alternativ dazu kann der Empfänger auch dazu ausgelegt sein, Signale im Ultraschallbereich oder anderen Frequenzen bzw. Ausbreitungsarten zu empfangen.
Der Microcontroller 10 ist entsprechend programmiert, dem Ansteuersignal für den Wandler 14 eine für die jeweilige Vorrichtung charakteristische Kennung aufzuprägen. Dazu kann der Microcontroller 10 während des Betriebes der Vorrichtung entsprechende Informationen über den Infrarotempfänger erhalten, oder vor der bestimmungsgemäßen Inbetriebnahme (durch einen Zuschauer) über einen (seriellen) Dateneingang 20 entsprechende Daten eingespeist bekommen. Die Kennung kann dabei aus Informationen über den die jeweilige Vorrichtung benutzenden Zuschauer (Alter, Geschlecht, Name, etc.) bestehen.
Der Microcontroller 10 ist außerdem so programmiert, daß er das Ansteuersignal für den Wandler nur dann abgibt, wenn ein entsprechendes Freigabesignal über den Infrarot-Empfänger 18 empfangen wurde. Der Infrarot-Empfänger 18, mit dem das extern erzeugte Freigabesignal empfangen wird, ist in einem Tubus 22 angeordnet, um eine richtungsabhängige Empfangsempfindlichkeit des Infrarot-Empfängers 18 zu bewirken. Anstelle des Tubus können auch andere optisch wirksame Komponenten verwendet werden. Der In- frarot-Empfänger 18 ist neben der Laserdiode 14 angeordnet, wobei die Laserdiode 14 so ausgerichtet ist, daß die Mittel- längsachse des Tubus 22 parallel zur Achse des Lichtstrahl 16 verläuft. Durch diese räumliche Anordnung der beiden Komponenten ist sichergestellt, daß ein Lichstrahl 16 nur in die Richtung ausgesendet werden kann, aus der auch das Freigabesignal empfangen wird. Abhängig der konkreten Ausgestaltung der optisch wirksamen Komponenten an dem Infrarot-Empfänger 18 ist dabei eine Abweichung von der parallelen Einfallsrichtung möglich.
Des weiteren ist der Microcontroller 10 mit einer Wiedergabeeinrichtung 24 mit Leuchtanzeigen 24a, 24b und 24c sowie einem Vibrator 24d und einem Summer 24e verbunden, um ein für den Benutzer der Vorrichtung erkennbares optisches, akusti- sches oder taktiles Signal wiederzugeben. Durch entsprechende Programmierung des Microcontrollers 10 ist es möglich, daß z.B. die Leuchtanzeigen dann aktiviert werden, wenn der Benutzer die Schalteranordnung betätigt, wobei die Anzahl und/oder die Leuchintensität der aktivierten Leuchtanzeigen 24a, 24b, 24c bei steigender Anzahl von Schaltvorgängen sich verändert. In gleicher Weise kann auch der Summer 24e ein in der Tonhöhe ansteigendes Signal mit steigender Anzahl von Schaltvorgängen abgeben. Auch der erfolgte Empfang eines Freigabesignals kann z.B. durch eine Aktivierung des Vibra- tors 24d durch den Microcontroller 10 signalisiert werden.
Der Microcontroller 10 ist mit einer Klangaufzeichnungseinrichtung in Gestalt eines Mikrophons 28 verbunden, das dazu eingerichtet ist, Sprache, Geräusche, Gesang oder dergl. auf- zunehmen und mittels einer Funk-Übertragungseinrichtung 30 an einen Empfänger mit einem Lautsprecher zur Ausstrahlung im Auditorium zu senden. Dabei kann der Microcontroller 10 über den Infrarot-Empfänger 18 in oder mit dem Freigabesignal die Information übermittelt bekommen, daß die Klangaufzeichnungseinrichtung 28, 30 für den jeweiligen Benutzer freizuschalten ist. Zusätzlich kann in diesem Fall der Microcontroller 10 so programmiert sein, daß er auch ein entsprechendes Signal an die Leuchtanzeigen 24a, 24b und 24c, und/oder den Vibrator 24d und/ oder den Summer 24e abgibt.
Der Microcontroller 10 ist außerdem so programmiert, daß er ein in oder mit dem Freigabesignal übertragenes Zeitdauersi- gnal aus dem von dem Infrarot-Empfänger 18 empfangenen Signal ermittelt und dann das Ansteuersignal für die Laserdiode in Abhängigkeit von dem Zeitdauersignal zu erzeugt. Damit wird der jeweilige Benutzer daran gehindert, beliebig oft Licht- strahlen auszusenden. Der Microcontroller 10 weist dazu einen Zähler auf, der durch das Zeitdauersignal auf einen bestimmten Wert gesetzt wird. Während der Zeit, in der Benutzer die Signalgeberanordnung betätigt, um einen Lichtstrahl auszusenden, wird der Zähler dekrementiert. Sobald der Zähler der Stand Null erreicht hat, wird den Microcontroller 10 die Erzeugung des Ansteuersignals für den Wandler 18 gesperrt. Zusätzlich kann in diesem Fall der Microcontroller 10 so programmiert sein, daß er auch ein den Stand des Zählers wiedergebendes Signal an die Leuchtanzeigen 24a, 24b und 24c, und/oder den Vibrator 24d und/ oder den Summer 24e abgibt.
Schließlich ist der Microcontroller 10 so programmiert, daß er ein in oder mit dem Freigabesignal übertragenes Gruppenkennungs-signal aus dem von dem Infrarot-Empfänger 18 empfan- genen Signal ermittelt und Ansteuersignale für den Wandler in Abhängigkeit von dem Gruppenkennungs-signal zu erzeugen. Zusätzlich kann auch in diesem Fall der Microcontroller 10 so programmiert sein, daß er die jeweilige Gruppenkennung wiedergebendes Signal an die Leuchtanzeigen 24a, 24b und 24c, und/oder den Vibrator 24d und/ oder den Summer 24e abgibt. Die Stromversorgung des Microcontrollers 10 und der anderen Komponenten kann durch einen UltraCap oder GoldCap 40 realisiert sein, der sich dadurch auszeichnet, daß er ein Kondensator ist, der eine Kapazität von 20 Farad oder mehr aufweist. Das Aufladen derartiger Kondensatoren geht ein Vielfa- ches schneller als das Laden von herkömmlichen Akkumulatoren. Eine Stromversorgungsmanagement-Schaltung 42 ist zwischen den Kondensator 40 und den Microcontroller 10 geschaltet, so daß ein niedriger Ladestand auch an den Microcontroller 10 mitgeteilt werden kann, damit dieser ein entsprechendes (z.B. op- tisches) Signal ausgibt.
Insgesamt ist die Vorrichtung so gestaltet, daß sie als por- tables, handgehaltenes Gerät aufgebaut sein kann, das ein Zuschauer leicht in einer Hand halten, tragen, drehen, schwen- ken und benutzen kann.
Anstelle der in Fig. 1 veranschaulichten, multifunktionalen Signalgeberanordnung kann auch ein erheblich einfacherer Lichtsender verwendet werden, bei dem eine programmierbarer Microcontroller eine Kennung enthält, die einer Trägerfrequenz durch Phasenu tastung aufmoduliert wird. Das derart moduliert Trägerfrequenzsignal dient zur Ansteuerung einer La- serdiode.
In Fig. 2 ist eine Signalaufbereitungseinrichtung 100 veranschaulicht, die mit einer Sensoreinrichtung 102 in Form einer Photodiode als Photoempfänger verbunden ist. Die Photodiode hat eine optisch aktive Flache von etwa 8 - 10 mm und eine Winkelcharakteristik eines Flächenstrahlers mit + 60° Halb- wertsbreite. Die Kathode der Photodiode 102 ist mit der Betriebsspannung verbunden und die Anode ist mit einem niede- rohmigen Widerstand 104 in der Größenordnung 1 kΩ verbunden, so daß eine Spannungsquelle gebildet wird, an deren Abgriff eine Elektrode eines Koppelkondensators 106 angeschlossen ist. Die andere Elektrode des Koppelkondensators 106 ist mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß (+) eines Operati- onsverstarker 110, der als Signalverstärker und Bandpaßfilter wirkt, verbunden. Zur Arbeitspunkt-Einstellung dienen zwei Widerstände 112, 114, die als Spannungsteiler zwischen Masse und Betriebsspannung ebenfalls mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß (+) des Operationsverstärker 110 verbunden ist.
Im Gegenkopplungszweig des Operationsverstärker 110 zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß (-) und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärker 110 ist ein aktives oder pas- sives Netzwerk 116 angeordnet. Das Netzwerk 116 bewirkt eine Übertragungscharakteristik des Operationsverstärkers 110 als Bandpaßfilter, das auf eine Trägerfrequenz abgestimmt ist, mit der der elektromagnetische Strahl aus der Signalgeberanordnung moduliert ist. An den Ausgangsanschluß des Operati- onsverstärkers 110 ist ein Signalkomparator 120 mit Gegen- taktausgang 122 angeschlossen.
Um eine an das Signalspektru des modulierten Trägersignals optimal angepaßte Filtercharakteristik zu erreichen ist bei einer anderen, nicht weiter veranschaulichten Ausführungsform der Signalverstärker als eine mehrstufige Kette aus Operationsverstärkern mit Gegenkopplungsnetzwerken zur Filterung des Empfangssignals ausgestaltet.
Am Ausgangsanschluß 122 des Signalkomparators 120 ist das
Trägerfrequenzsignal mit der aufmodulierten Information von Störsignalanteilen weitgehend bereinigt, so daß in einem nachfolgend beschriebenen Signalprozessor 130 die weitere Verarbeitung erfolgen kann.
In Fig. 3 ist ein Teilflächenelement 140 veranschaulicht, das ein 12 * 12 Bildpunkte 142 aufweisendes Bildraster hat, das in einer Fläche angeordnet ist. Jeder Bildpunkt ist durch vier Leuchtdioden gebildet (eine rote R, eine grüne G und zwei blaue B) . Lediglich in einzelnen ausgewählten Bildpunkten 142, die gleichmäßig beabstandet sind, ist eine der Leuchtdioden durch einen Photosensor 102 ersetzt. Zur besseren Abschirmung gegen Stör-Lichteinflüsse sind die Photodioden 102 gegenüber der Ebene der Leuchtdioden jeweils in einem Tubus um einige Millimeter zurückgesetzt oder versenkt angeordnet. Die Ansteuerung der LEDs erfolgt durch die weiter unten beschriebene Rechnereinheit 150 oder durch einen separaten Rechner. Die Details der Ansteuerung sind bekannt und werden hier nicht erläutert.
Der Signalprozessor 130 hat 16 Eingangsanschlüsse 132_a bis 132_k. Alle 16 Ausgangsanschlusse 122 der jeder Photodiode
102 nachgeschalteten Signalaufbereitungseinrichtungen 100 eines Teilflächenelementes 140, wie es in Fig. 3 veranschaulicht ist, sind mit einem der Eingangsanschlüsse 132_a bis 132_k des Signalprozessors 130 verbunden.
Der Signalprozessor 130 ist so programmiert, daß die einzelnen Ausgänge der Signalaufbereitungseinrichtung nacheinander fortlaufend abgefragt werden. Sobald der Signalprozessor an einem seiner Eingänge das Trägerfrequenzsignal mit der aufmo- dulierten Information empfängt, wird das Informationssignal extrahiert. Dieses Informationssignal wird dann zusammen mit einem für den Ort der Photodiode 102, mit der der jeweilige elektromagnetische gerichtete Strahl empfangen wurde, charakteristischen Positionssignal an die Rechnereinheit 150 wei- terleitet. Die Ortsinformation läßt sich aus der Orndnungs- zahl des Eingangsanschlusses 132_a bis 132_k ermitteln, über den das Trägerfrequenzsignal mit der aufmodulierten Information empfangen wurde.
Da die Gesamtanordung der in Fig. 4 gezeigten Großbild-Wiedergabeeinrichtung eine Vielzahl derartiger Teilflächenelemente 140 aufweist, ist es erforderlich, die aus den Signal- prozessoren 130 jedes Teilflächenelementes 140 kommenden Signale parallel an die Rechnereinheit 150 zu senden, wo sie ausgewertet und verarbeitet werden. Erfindungsgemäß können praktisch beliebig viele Teilflächenelemente 140 zu einer Bildfläche zusammengefügt werden. Damit sind interaktive LED- Video-Wände mit bis zu 100 m und mehr realisierbar.
Aus der Rechnereinheit 150 erfolgt auch die Speisung eines Rück-Kanals 136, mit dem über eine Infrarotstrecke, die über IR-Strahler 160 an der Großbild-Wiedergabeeinrichtung verfügt, einer Signalgeberanordnung, deren Laserstrahl 16 erfaßt und ausgewertet wurde, ein entsprechendes Bestätigungssignal zurückgesendet wird. Alternativ kann auch ein Freigabesignal für alle oder eine Gruppe von Signalgeberanordnungen ausge- sendet werden.
Durch die vorliegende Erfindung werden in ihrer Wirksamkeit quantifizierbare Informations-, Werbe- und Animationsanwendungen bei Großveranstaltungen oder an öffentlichen Plätzen und Straßen ermöglicht. Außerdem können Schulung- oder Trainingssysteme mit völlig neuen Funktionalitäten ausgestattet werden.

Claims

2 . Ansprüche
1. Großbild-Wiedergabeeinrichtung, mit
- einer Fläche, die zumindest abschnittsweise ein aus Bildpunkten (142) zusammengesetztes Bildraster aufweist, das zur Darstellung von Graphik- oder Textinformation eingerichtet ist, wobei
- jeder Bildpunkt (142) durch wenigstens eine Lichtquelle (r,g,b) gebildet ist, die durch eine Ansteuereinheit gesteuert aktivierbar ist, wobei
- zwischen oder anstelle von einzelnen ausgewählten Licht- quellen (r,g,b) jeweils eine Sensoreinrichtung (102) zum Empfang eines elektromagnetischen gerichteten Strahls (16) vorgesehen ist, der mittels wenigstens einer tragbaren, manuell betätigbaren Signalgeberanordnung aussendbar ist, die eine Steuereinheit (10) und einen mit dieser verbundenen Wandler (14) aufweist, der in Abhängigkeit von einem von der Steuereinheit (10) abgegebenen Ansteuersignal einen auf die Fläche zu richtenden elektromagnetischen gerichteten Strahl (16) erzeugt, und wobei die Sensoreinrichtung (102) ein entsprechendes Empfangssignal für die Auswertung durch eine Rechnerein- heit (130, 150) erzeugt.
2. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei
- die Fläche als modulares Teilflächenelement (140) ausgestaltet ist, das eine vorzugsweise rechteckige oder quadrati- sehe Gestalt aufweist, und das mit gleichen oder gleichartigen Teilflächenelement (140) zu einer größeren Gesamtfläche zusammenfügbar ist.
3. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei - jeder Bildpunkt durch eine oder mehrere dicht beieinander angeordnete Leuchtdioden (r,g,b) gebildet ist, die jeweils Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge, vorzugsweise rotes, grünes und blaues Licht aussenden.
4. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei - die Sensoreinrichtung einen Photoempfänger, vorzugsweise eine Photodiode (102) aufweist, der eine Signalaufbereitungseinrichtung (100) nachgeschaltet ist, zur Aufbereitung des Empfangssignals für eine Weiterleitung an die Rechnereinheit (130, 150) zur Auswertung.
5. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei
- die Signalaufbereitungseinrichtung (100) einen Signalverstärker (110) und/oder ein Bandpaßfilter aufweist, dem vorzugsweise ein Signalkomparator ()120 mit Gegentaktausgang nachgeschaltet ist.
6. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 5, wobei
- in der Signalaufbereitungseinrichtung (100) der Photoempfänger (102) mit einem Widerstand (104) eine Spannungsquelle bildet, an deren Abgriff eine erste Elektrode eines Kondensators (106) als kapazitive Einkopplung in den Signalverstärker (110) und/ oder Bandpaßfilter angeordnet ist.
7. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 6, wobei - der Signalverstärker und/oder Bandpaßfilter einen Operationsverstärker (110) aufweist, wobei die zweite Elektrode des Kondensators (106) mit dem nicht-invertierenden Eingangsan- schluß (+) des Operationsverstärkers (110) verbunden ist.
8. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 7, wobei
- der Operationsverstärker (110) zwischen seinem Ausgangsanschluß und seinem invertierenden Eingangsanschluß (-) ein Gegenkopplungsnetzwerk (116) aufweist, das auf eine Trägerfrequenz abgestimmt ist, mit der der elektromagnetische Strahl (16) aus jeder Signalgeberanordnung moduliert ist.
9. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 8, wobei
- der Signalverstärker (110) eine mehrstufige Kette aus Operationsverstärkern mit Gegenkopplungsnetzwerken zur Filterung des Empfangssignals aufweist.
10. Großbild-Wiedergabeeinrichtung nach Anspruch 1, wobei
- die Signalaufbereitungseinrichtung (100) einen Ausgangsan- schluß (122) aufweist, der mit dem Eingangsanschluß (132_a bis 132_k) eines Signalprozessors (130) verbunden ist, und wobei der Signalprozessor (130) aus dem Ausgangssignal der Signalaufbereitungseinrichtung ein dem elektromagnetischen gerichteten Strahl (16) in der Signalgeberanordnung aufmoduliertes Informationssignal extrahiert und vorzugsweise zusammen mit einem für den Ort der Sensoranordnung (102) mit dem der jeweilige elektromagnetische gerichtete Strahl empfangen wurde, charakteristischen Positionssignal an die Rechnereinheit (150) weiterleitet.
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