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    • 专利摘要:

    公开号:WO1987001233A1
    申请号:PCT/DE1986/000310
    申请日:1986-07-30
    公开日:1987-02-26
    发明作者:Adolf FRÜHAUF；Jens FRÜHAUF
    申请人:Fruehauf Adolf；
    IPC主号:G09F9-00
    专利说明:
    [0001] Beschreibung
    [0002] Vorrichtung zur räumlichen Wiedergabe beweglicher Bilder
    [0003] Die Erfindung fällt in das technische Gebiet der elektronisch gesteuerten Bildwiedergabe auf Monitoren. Sie betrifft die räumliche Wiedergabe bildlicher Informationen wie Text, Grafik, Film.
    [0004] Zur räumlichen Darstellung von Bildern sind derzeit einige Verfahren und Vorrichtungen bekannt : So werden zwei oder mehr zweidimensionale Bilder des Gegenstandes in unterschiedlichen Farben, in unterschiedlich polarisiertem Licht oder abwechselnd nacheinander den mit optischen Hilfsmitteln versehenen Augen des Betrachters getrennt zugeführt wobei ein räumlicher Sindruck hervorgerufen wird. Auf dem holografischen Verfahren beruhende Vorgehensweisen erzeugen durch geeignete Beleuchtung eines mit Laserlicht gewonnenen Interferenzmusters ein vollständigeres räumliches, von allen Seiten betrachtbares Standbild. Bei den bislang bekannten Anordnungen mit Leuchtpunkterastern aus Leuchtdioden werden, da es sich anwendungsgemaeß um flächige Wiedergabevorrichtungen handelt, die weiter unten genannten Ausführungsmerkmale nicht wesentlich berührt, wenn überhaupt : In DE - OS 2448637 wird eine blattartige, hochflexible Elektrolumineszenz-Anzeigetafel in einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In DE - OS 2739158 wird ein Flachbild-Datensichtgerät beschrieben, in dem eine Leuchtpunktematrix mit aufgedampftem Linienraster und Leuchtelementen in Hybridtechnik als Beleuchtungsquelle hinter einer Schablone mit Zeichen dient. In beiden Fällen wird das hier wesentliche Merkmal "ausreichende Lichtdurchlässigkeit der Umgebung der Lichtquelle",wenn überhaupt, nicht in der. erforderliehen Konsequenz erfaßt, die für die Lichtdurchlässigkeit des Bildwiedergaberaumes unerläßlich ist. In DE - OS 2856035 wird eine Anordnung zur optisehen Darstellung von Kurven und Flächen im dreidimensionalen Raum beschrieben, in dem in einem Volumen im Kreuzungspunkt mindestens zweier Lichtstrahlen selbstleuchtende oder lichtstreufähige Lichtpunkte in einem speziellen Stoff erzeugt werden, die in ihrer Gesamtheit Kurven oder Flächen darstellen können. Im Unterschied zu dieser Anordnung benötigt die im Hauptanspruch angegebene Vorrichtung keine Lichtstrahlen zur Erzeugung der Lichtquellen und keinen den Bildwiedergaberäum ausfüllenden Stoff, der bei Bestrahlung selbstleuchtend oder lichtstreuend wird, sondern elektrisch steuerbare Lichtquellen, die in der in DE - OS 2856035 genannten Anordnung nicht enthalten sind.
    [0005] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine direkte räumliche und damit der Wirklichkeit näherkommende Bildwiedergabevorrichtung aufzuzeigen. Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen gelöst. In einem kastenförmigen Bildwiedergabegerät wird ein stehendes oder bewegliches räumliches Bild, das direkt und ohne optische Hilfsmittel betrachtet werden kann, elektronisch gesteuert erzeugt. Es werden so konkrete Aussagen über relative Entfernungsunterschiede zwischen den einzelnen Bildelementen gegeben, z.B. Objekte im Vordergrund oder im Hintergrund, da diese im Gerät vorne oder weiter hinten wiedergegeben werden. Nach den im Hauptanspruch beschriebenen Merkmalen wird die räumliche Bildinformation durch stationäre, einzelne Lichtquellen innerhalb eines Bildwiedergaberaumes, an die elektrische Spannung angelegt wird, aufgebaut. Als Lichtquellen sind z.B. entsprechend Anspruch 2 und 3 Leuchtdioden oder entsprechend Anspruch 4 bei Beleuchtung als lichtstreuendes Element wirkende Flüssigkristalle oder entsprechend Anspruch 5 eine Kombination von beiden verwendbar.
    [0006] Es kommt in erster Linie darauf an, diese Lichtquellen, die für ihr Funktionieren elektrische Zuleitungen innerhalb des Bildwiedergaberaumes benötigen, konstruktiv so auszubilden, daß dort nur ein Minimum an LichtabSorption und Lichtstreuung entsteht und daß dann das Erkennen tiefer liegender Bildinformationen noch ausreichend gut möglich ist. Da der Betrieb solcher Lichtquellen mit geringen elektrischen Leistungen möglieh ist, genügen sehr kleine Dimensionierungen der Stromzuführungen, die so und auch in Abhängigkeit von der zum Betrieb verwendeten Elektronik um so eher als kaum lichtabsorbierend und lichtstreuend gestaltet werden können. Die erreichbare Bildfolgefrequenz hängt im wesentlichen von den An- und Abklingzeiten der eingesetzten optischen Komponenten Leuchtdiode und Flüssigkristall ab. Mehrere Ausführungsbeispiele mit z.B. hintereinander angeordneten Trägerplatten - andere Anordnungen sind möglich - werden durch Zeichnungen ergänzt dargestellt. Als bester Weg zur Ausführung der Erfindung wird derzeit die in Beispiel Nr. 4- beschriebene Ausführung angesehen.
    [0007] Ausführungsbeispiel Nr. 1
    [0008] Nach Anspruch 2 und Anspruch 8 kann der Bildwiedergaberaum z.B. auf folgende Weise aufgebaut werden : Wie für den Aufbau eines Gitters werden zunächst Leiter, z.B. reflexionsarme Golddrähte mit Durchmesser kleiner als 0,05 mm, parallel im Abstand von z.B. 1 mm auf einem durchsichtigen Träger, z.B. einer Glasplatte, aufgebracht". Auf diese Leiter v/erden in regelmäßigen Abständen, z.B. 1 mm, intensiv z.B. in derselben Farbe strahlende Leuchtdiodenkristalle der Abmessung z.B. 0,2 mm mit elektrischem Kontakt aufgebracht, z.B. in einem Thermokompressionsverfahren. Im rechten Winkel zu den schon verlegten Leitern werden dann ebensolche Leiter mit elektrischem Kontakt auf alle Leuchtdiodenkristalle aufgebracht. Die mechanische Fixierung auf der Trägerglasplatte kann etwa mit einem durchsieht tigen, nichtleitenden Epoxydharz erfolgen. Dieses flächenhafte Lichtquellenraster ist erfindungsgemäß, bis auf die Leuchtdiodenkristalle und die nur äußerst schwach aus der Nähe erkennbaren Zuleitungen von beiden Seiten der Trägerplatte ausreichend durchsichtig und lichtstreuverlustarm gestaltet. Die Trägerglasplatten werden z.B. hintereinander angeordnet, z.B. in Luft, und bilden so innerhalb des für Halterung, elektrische Anschlüsse u.dgl. benötigten Handbereiches den Bildwiedergaberaum. Dann liegen diejenigen Bildelemente aus Lichtquellen auf einer weiter hinten, liegenden Platte, räumlich weiter zurück als Bildelemente auf vorne liegenden Platten. Diese räumliche Bilddarstellung in der Leuchtfarbe der verwendeten Leuchtdioden kann direkt und ohne optische Hilfsmittel erkannt und genutzt werden. Weiter hinten im Bildwiedergaberaum liegende Leuchtdioden können zum geringen Teil von den davor liegenden Leuchtdiodenkristallen verdeckt werden. Dieser Nachteil tritt im Ausführungsbeispiel Nr. 4 nicht mehr auf. Figur 1.1 zeigt den Konstruktionsaufbau im Prinzip. Die zum Leuchten erforderliche elektrische Spannung wird an diejenigen zwei senkrecht zueinander verlaufenden Zuleitungen, z.B. a3 und b2, gelegt, in deren Kreuzungspunkt sich die anzuregende Leuchtdiode, hier also L23, befindet. Die Anregung der Leuchtdioden kann z.B. zeilenweise bei sukzessivem Ansteuern aller Leuchtdioden einer Zeile und synchron auf allen Trägerpla.tten T erfolgen. - Figur 1.2 zeigt den Konstruktionsaufbäu quer zu Figur 1.1 im Schnitt. - Die elektrischen Anschlüsse an den Rändern der Platte sind nicht eingezeichnet.
    [0009] Ausführungsbeispiel Nr. 2
    [0010] Nach Anspruch 3 und Anspruch 8 kann der Bildwiedergaberaum z.B. durch hintereinander in Luft angeordnete, bis auf die Leuchtdiodenkristalle und die feinen Zuleitungen ausreichend durchsichtige Trägerglasplatten gebildet werden, auf denen jede einzelne Lichtquelle jeweils aus drei nahe beieinander liegenden Leuchtdioden der Farben Rot, Grün und Blau zusammengesetzt ist. Damit werden Bildwiedergaben in allen Farben möglich. Die Plazierung der gegeneinander elektrisch isolierten Leuchtdioden und ihrer Zuleitungen auf der Trägerplatte T kann entsprechend den Vorgaben dafür im Ausführungsbeispiel Nr. 1, z.B. wie in Figur 2.1 angegeben, erfolgen. Die Leuchtdioden werden unabhängig voneinander angeregt, wofür mehr gegeneinander elektrisch isolierte Zuleitungen erforderlich sind, als im Aufbau mit einfarbigen Leuchtdioden. Die als Quadrate gekennzeichneten Leuchtdioden werden über die Zuleitungen an und bm, die als Kreise gekennzeichneten Leuchtdioden werden über die Zuleitungen an1 und bm und die als Dreiecke gekennzeichneten Leuchtdioden über die Zuleitungen an und bm1 betrieben; n ist dabei die Laufzahl für die senkrechte und m die Laufzahl für die waagrechte Zuleitung, in deren Kreuzungspunkt sich die anzuregende Leuchtdiode befindet. Im allgemeinen Fall einer unabhängigen Ansteuerung aller drei Farbkomponenten ist eine zeitliche Reihenfolge in der Anregung der drei Leuchtdioden einzuhalten. Die Zuleitungen, sind an ihren Kreuzungspunkten ohne Leuchtdiode gegeneinander elektrisch zu isolieren. Figur 2.2 zeigt den Konstruktionsaufbau quer zu Figur 2.1 im Schnitt. Die elektrischen Anschlüsse an den Plattenrändern sind nicht eingezeichnet.
    [0011] Ausführungsbeispiel Nr. 3
    [0012] Nach Anspruch 4 und Anspruch 8 wird der Bildwiedergaberaum nach der für Leuchtdioden in Ausführungsbeispiel Nr. 1 geschilderten Vorgehensweise aufgebaut, wobei folgende Unterschiede bezüglich der Lichtquellen bestehen : Statt der Leuchtdiodenkristaüe werden dünne, durchsichtige, bei Anlegen einer Steuerspannung lichtstreuende Flüssigkristallplättchen von z.B. etwas weniger als 1 mm2 Fläche und einer Dicke zumindest geringer als der gewünschte Abstand der Trägerplatten, gegeneinander elektrisch isoliert zwischen den elektrischen Zuleitungen angeordnet. Auf ihrer Ober- und ünterseite, parallel zur Plattenoberfläche, sind sie z.B. mit durchsichtigen Elektroden, z.B. InO2, versehen. Die Flüssigkristallplättchen werden von außerhalb des Bildwiedergaberäumes her so beleuchtet, daß der in den Bildwiedergaberäum hineinsehende Betrachter dieses Licht nicht direkt, sondern nur das Streulicht der unter Spannung gesetzten Flüssigkristalle wahrnimmt. Das flächenhafte Lichtquellenraster ist erfindungsgemäß bis auf die nur schwach aus der Nähe erkennbaren Zuleitungen von beiden Seiten der Trägerplatte her ausreichend durchsichtig und lichtstreuverlustarm gestaltet. Figur 3 .1 zeigt den Konstruktionsaufbau einer Trägerplatte im Prinzip. Die Flüssigkristallplättchen sind einzeln so schaltbar, wie dies in der in Ausführungsbeispiel 1 erläuterten Figur 1.1 für Leuchtdioden angegeben ist. Die lichtstreuenden Flüssigkristallplättchen sind die Lichtquellen, aus denen Bildelemente in verschiedenen Ebenen des BildWiedergaberaumes erzeugt werden. Beispielsweise wird das Flüssigkristallplättchen F34 auf der Trägerplatte T durch Anlegen der erforderlichen Spannung an d3 und c4 in den lichtstreuenden Zustand überführt. - Figur 3.2 zeigt den Konstruktionsaufbau quer zu Figur 3.1 im Schnitt. - Die die Flüssigkristalle beleuchtende, etwa schräg von vorne an der Seite befindliche Lichtquelle wie auch die elektrisehen Anschlüsse an den Rändern der Platte sind nicht eingezeichnet. Ausführungsbeisniel Nr. 4
    [0013] Nach Anspruch 5 und Anspruch 8 wird der Bildwiedergaberaum z.B. durch hintereinander in Luft angeordnete Trägerglasplatten erzeugt, die in folgender Weise ausgebildet sind : Auf der einen Seite der Trägerglasplatte wird ein Leuchtdiodenraster gemäß Ausführungsbeispiel Nr. 1 oder aus Leuchtdioden dreier Farben gemäß Ausführungsbeispiel Nr. 2 aufgebracht, und zwar so, daß die lichtaussendende Seite der Leuchtdioden zur Glasscheibe hin zeigt. Auf der anderen Seite der Trägerglasplatte wird ein Streuflächenraster aus Flüssigkristallplättchen gemäß Ausführungsbeispiel Nr. 3 aufgebracht, und zwar so, daß jede Leuchtdiode bzw. jedes Leuchtdiodentripel ein Flüssigkristallplättchen gut beleuchten kann. Dies kann z.B. so geschehen, daß jeder Leuchtdiodebzw jedem Leuchtdiodentripel jeweils genau ein Flüssigkristallplättchen gegenüber liegt. Durch die Streuung des Lichts der Leuchtdiode (n) in der relativ großen Fläche des Flüssigkristalls wird erreicht, daß auch weiter hinten im Bildwiedergaberaum liegende Lichtquellen nicht vollständig durch davor liegende Eeuchtdiodenkristalle verdeckt werden können, wie dies zum geringen Teil in der in Ausführungsbeispiel Nr. 1 beschriebenen Vorrichtung der Fall ist.
    [0014] Figur 4.1 zeigt den Konstruktionsaufbau im Prinzip und für einzelne Leuchtdioden. Die Ansteuerung der Lichtquellen zum Leuchten erfolgt entsprechend der bei den Ausführungsbeispielen Nr. 1 für Leuchtdioden und Nr. 3 für Flüssigkristallplättchen beschriebenen Vorgehensweise. Die Bezeichnung der elektrischen Zuleitungen ist in Analogie zu den Bezeichnungen in den Figuren 1.1 für die Leuchtdioden und 3.1 für die Flüssigkristallplättchen erfolgt; a- und c-Zuleitungen und b- und d-Zuleitungen liegen in der Figur 4 .1 übereinander. Die AnSteuerung kann z.B. synchron für einander gegenüberliegende Leuchtdioden und Flüssigkristallplättchen geschehen, wobei die Beleuchtung der Flüssigkristallplättchen, anders als in Ausführungsbeispiel Nr. 3, durch die gegenüberliegende Leuchtdiode erfolgt. Statt jeweils einer Leuchtdiode pro Lichtquelle können auch drei Leuchtdioden entsprechend Ausführungsbeispiel Nr. 2 oder eine Kombination von Leuchtdioden und Außenlicht verwendet werden. Figur 4,2 zeigt den Konstruktionsaufbau quer zu Figur 4.1 im Schnitt. - Die elektrischen Anschlüsse an den Rändern der Trägerplatte, ebenso wie ggf. die Beleuchtung von außen, sind nicht eingezeichnet.
    [0015] Ausführungsbeispiel Nr. 5
    [0016] Dieses Ausführungsbeispiel behandelt eine Variation des Ausführungsbeispiels Nr. 4.
    [0017] Nach Anspruch 5 und Anspruch 8 wird der Bildwiedergaberaum z.B. durch hintereinander in Luft angeordnete Trägerglasplatten erzeugt, die in folgender Weise ausgebildet sind : Auf der einen Seite der Trägerglasplatte wird ein Raster aus Leuchtdioden der drei Farben Rot, Grün und Blau in der Weise aufgebracht, wie dies in Ausführungsbeispiel Nr. 1 für Leuchtdioden einer Farbe geschildert ist, hier aber so, daß die lichtaussendende Seite der Leuchtdioden zur Glasscheibe hin zeigt, und so, daß die Leuchtdioden dabei in Dreiergruppen aus Kristallen der drei Leuchtfarben z.B. so regelmäßig angeordnet sind, wie dies Figur 5.1 zeigt : es gibt zwei unterschiedlich mit Leuehtdioden besetzte Zeilen, die abwechselnd aufeinander folgen. Die eine Zeile enthält, z.B. im regelmäßigen Abstand von 1 mm, abwechselnd Leuehtdioden zweier Leuchtfarben, die andere Zeile abwechselnd eine Leuchtdiode der dritten Leuchtfarbe und einen nicht besetzten Platz.
    [0018] Auf der anderen Seite der Trägerglasplatte wird ein Streuflächenraster aus Flüssigkristallplättchen gemaß Ausführungsbeispiel Nr. 3 aufgebracht und zwar lagenmäßig so, daß dann jedes Flüssigkristallplättehen von drei seiner Eckpunkte her von Leuchtdioden der drei Farben schräg beleuchtet werden kann. Die elektrische Ansteuerung berücksichtigt zur Beleuchtung eines Flüssigkristallplättchens jeweils drei benachbarte Leuchtdioden auf bzw. unter zwei nebeneinander liegenden horizontalen Zuleitungen und auf bzw. unter zwei nebeneinander liegenden vertikalen Zuleitungen. Figur 5.1 zeigt einen Konstruktionsaufbau im Prinzip. Er soll am Beispiel zweier nebeneinander liegender Lichtquellen verdeutlicht werden : Das Flüssigkristallplättchen in der linken oberen Ecke wird durch Anlegen einer Betriebsspannung zwischen d und d1 in den lichtstreuenden Zustand gesetzt. Es wird durch folgende Leuchtdioden beleuchtet : einmal durch die durch ein Viereck gekennzeichnete Leuchtdiode, die über die Zuleitungen a1 und b1 betrieben werden kann, ferner durch die durch einen Kreis gekennzeichnete Leuchtdiode, die über die Zu= leitungen a11 und b1 betrieben werden kann, und ferner durch die durch ein Dreieck gekennzeichnete Leuchtdiode, die über die Zuleitungen a1 und-b11 betrieben werden kann. - Das rechts daneben liegende Flüssigkristallplättchen, das durch die Zuleitungen c2 und d1 in den lichtstreuenden Zustand versetzt werden kann, wird durch folgende Leuehtdioden beleuchtet : einmal durch die durch einen Kreis gekennzeichnete Leuchtdiode, die über die Zuleitungen a11 und b1 betrieben werden kann und die auch das links daneben liegende Flüssigkristallplättchen beleuchten kann (!), sowie durch die durch ein Viereck gekennzeichnete Leuchtdiode mit den Zuleitungen a2 und b1, und die durch ein Dreieck gekennzeichnete Leuchtdiode mit den Zuleitungen a2 und b11. Die BeZeichnung der elektrischen Zuleitungen ist in Analogie zu den Bezeichnungen in Figur 2.1 für die Leuchtdioden und in Figur 3.1 für die Flüssigkristallplättehen erfolgt. In Figur 5.1 sind die elektrischen Zuleitungen zu den Leuchtdioden nur am Rand angedeutet; sie verlaufen regelmäßig in den horizontalen und vertikalen Lücken zwischen den Flüssigkristallen. - Damit wird jedes Flüssigkristallplättchen durch drei verschiedenfarbig leuchtende Leuchtdioden von seinen Ecken her beleuchtet, und jede Leuchtdiode wird zur Beleuchtung der vier sie umgebenden Flüssigkristallplättchen herangezogen; das. heißt auch, daß jedes Flüssigkristallplättchen nur mit etwa einem Viertel der Lichtintensität der Leuchtdiode bestrahlt wird.
    [0019] Figur 5.2 zeigt den Konstruktionsaufbau quer zu Figur 5.1 im Schnitt. Die elektrischen Anschlüsse an den Rändern der Trägerplatte sind nicht eingezeichnet.
    [0020] In dem heute stark anwendungsorientierten Feld der grafischen Reproduktion auf Fernsehmonitoren dürfte die Erweiterung in die dritte Dimension, die hier ohne weitere optische Hilfsmittel wahrnehmbar ist, immer dann interessant sein, wenn die Nutzung des in der Räumlichkeit begründeten Informationsinhaltes wesentlich ist, sei er der Realität entsprechend oder künstlerisch verfremdet.
    [0021] Die Bereitstellung eines räumlichen Bildes für programmgesteuertes Konstruktionszeichnen oder für geografisehe Darstellungen wird primär angestrebt.
    权利要求:
    ClaimsAnsprüche
    1. Vorrichtung zur räumlichen Wiedergabe beweglieher Bilder, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Bildwiedergaberaum durch dort befindliche stationäre, einzelne Lichtquellen, an die elektrische Spannung gelegt wird, ein räumliches, bewegliches Bild erzeugt wird, das ohne optische Hilfsmittel betrachtet werden kann.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen als einzelne lichtaussendende Leuehtdioden in zur Erkennung des Bildes ausreichend durchsichtiger Umgebung ausgebildet sind.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen als zu einer Gruppe kombinierte lichtaussendende Leuchtdioden in zur Erkennung des Bildes ausreichend durchsichtiger Umgebung ausgebildet sind.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen als einzelne durchsichtige, lichtstreufähige Flüssigkristalle in zur Erkennung des Bildes ausreichend durchsichtiger Umgebung ausgebildet sind.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen als Kombination von lichtaussendenden Leuchtdioden nach Anspruch 2 oder nach Anspruch 3 und von lichtstreufähigen Flüssigkristallen nach Anspruch 4 ausgebildet sind.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Lichtquellen in oder auf zur Erkennung des Bildes ausreichend durchsichtigen Schichten befinden, die in zur Erkennung des Bildes ausreichend durchsichtiger Umgebung angeordnet sind.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten nebeneinander angeordnet sind.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten vom Betrachter des Bildes aus gesehen hintereinander angeordnet sind.
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    引用文献:
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    法律状态:
    1987-02-26| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
    1987-02-26| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): FR GB IT NL |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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