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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen eines
zweidimensionalen Bildes eines Objekts einschließlich eines dreidimensionalen
Gegenstandes.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
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Um
einen heilsamen visuellen Effekt und/oder eine ansprechende Erscheinung
von Waren in einem Geschäft
zu erreichen und sogar zu verbessern, wird oft eine Vorrichtung
zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes verwendet. Eine solche
Vorrichtung wird zum Beispiel zur Innendekoration und für Musterstücke in einem
Schaukasten verwendet.
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Ein
Rasterlinsenverfahren wird zur Bereitstellung eines dreidimensionalen
Bildes verwendet. Das Rasterlinsenverfahren erzeugt eine Vielzahl
von latenten Bildern auf einem einzigen Bildschirm, und diese latenten
Bilder werden durch einen durchlässigen
Bildschirm betrachtet, der als Rasterlinse bezeichnet wird: Die
Rasterlinse besteht aus einer Vielzahl halbzylindrischer Linsen,
die die gleiche Breite haben und (miteinander verbunden) in horizontaler Richtung
angeordnet sind. Wenn die latenten Bilder hinter der Rasterlinse
betrachtet werden, wird ein dreidimensionales Bild wahrgenommen.
Genauer gesagt wird jedes der latenten Bilder in eine Vielzahl von
Streifenbildern unterteilt, so dass jedes Streifenbild einer Teilung
der halbrunden Linsen entspricht. Jedes Streifenbild erstreckt sich
in eine vertikale Richtung. Die Streifenbilder sind regelmäßig angeordnet.
Ein Brennpunkt der Rasterlinse ändert
sich in Abhängigkeit
von einer Richtung, aus der der Bildschirm betrachtet wird, und
einem Abstand eines Betrachters zum Bildschirm. Somit ändert sich
das wahrgenommene Bild. Dies bietet dem Betrachter ein dreidimensionales
Bild. Genauer gesagt, erkennt der Betrachter ein dreidimensionales
Bild, wenn zwei Bilder (rechtes und linkes Bild) entsprechend den
Augen des Betrachters in zwei Gruppen von abwechselnd angeordneten
Streifenbildern unterteilt sind. Das Rasterlinsenverfahren kann
auch ein bewegtes Bild bereitstellen (als "Bewegungseffekt" bezeichnet). Ferner kann das Rasterlinsenverfahren
einen Wackeleffekt bereitstellen, der das wahrgenommene Bild mehrere
Male umschaltet, wenn der Betrachter um die Rasterlinse herumgeht.
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Um
eine Vielzahl von latenten Bildern auf einer einzigen Oberfläche zu erzeugen,
werden jedoch Bilder mit binokularer Parallaxe benötigt, wenn
die latenten Bilder vorbereitet werden. Viel Arbeit ist erforderlich,
um die Bilder mit binokularer Parallaxe herzustellen, wie etwa rechnergestützte Bildverarbeitung, Anfertigung
der Rasterlinse und geeignete und genaue Auswahl (Kombination) der
Linsen und der Bilder. Darum ist eine Anzeigevorrichtung häufig teuer, wenn
die Anzeigevorrichtung die Rasterlinse nutzt, um ein stereoskopisches
Bild bereitzustellen.
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Wenn
ein stereoskopisches Bild durch die Rasterlinse angezeigt wird,
dann sollte ein Originalbild aus zwei oder mehreren Richtungen betrachtet werden
und in eine Vielzahl von Streifenbildern unterteilt sein. Diese
Streifenbilder sind spezielle Bilder. Daher gibt es eine Nachfrage
nach einer Bildanzeigevorrichtung, die ein stereoskopisches Bild
aus einer beziehungsweise einem normalen Fotografie oder Bild bereitstellen
kann und bei der man das Objekt nicht aus einer Vielzahl von Richtungen
betrachten muss.
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Wir
erkennen die Offenbarung im US-Patent Nr. 2001/0022562 über stereoskopische
zweidimensionale Bilderzeugung mit einer Vorrichtung, wie sie im
Oberbegriff von Anspruch 1 unten definiert wird, an. Außerdem offenbart
WO 01/63340 die Beleuchtung eines Filters mit räumlich verteilter Farbdurchlässigkeit
durch eine Matrix von punktförmigen
Lichtquellen, wobei das Filter einen dreidimensionalen Bildabschnitt
und einen Hintergrundabschnitt aufweist.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Bildanzeigevorrichtung, die einen einfachen Aufbau hat, aber imstande
ist, ein Objektbild stereoskopisch darzustellen.
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Unter
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bildanzeigevorrichtung,
wie in den Ansprüchen
1 und 11 definiert, bereitgestellt.
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Die
ersten und zweiten Anzeigen befinden sich auf gegenüberliegenden
Seiten der Mikrolinsenanordnung, und die Mikrolinsenanordnung erzeugt das
reelle Bild des zweidimensionalen Bildes auf der Abbildungsebene über dem
Hintergrundbild der zweiten Anzeige. Daher hat die Vorrichtung einen einfachen
Aufbau, ist aber imstande, das Objekt stereoskopisch darzustellen.
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Die
Mikrolinsenanordnung kann eine Mikro-Konvexlinsenplatte mit einer
Vielzahl von Linsenpaaren sein, die zweidimensional angeordnet sind, so
dass die optischen Achsen der Linsenpaare parallel zueinander verlaufen.
Zwei Linsen in jedem Linsenpaar können konvexe Linsen sein und
können
koaxial zueinander sein.
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Die
Mikrolinsenanordnung kann ein aufrechtes Bild auf der Abbildungsebene
erzeugen.
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Die
erste Anzeige kann eine Hintergrundbeleuchtung und einen zwischen
der Hintergrundbeleuchtung und der bilddurchlässigen Platte angeordneten
Umkehrfilm aufweisen, um das zweidimensionale Bild zu zeigen.
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Die
Vorrichtung kann ferner einen ersten Filmantriebsmechanismus zum
Verschieben des Umkehrfilms relativ zur bilddurchlässigen Platte
aufweisen. Ein Abstand zwischen dem Umkehrfilm und der bilddurchlässigen Platte
kann im wesentlichen beibehalten werden.
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Die
Vorrichtung kann ferner einen zweiten Filmantriebsmechanismus zum
Bewegen des Umkehrfilms relativ zur bilddurchlässigen Platte aufweisen, um
den Abstand zwischen dem Umkehrfilm und der bilddurchlässigen Platte
zu verändern,
während der
erste Antriebsmechanismus den Umkehrfilm verschiebt. Die Bewegungsrichtung
kann im allgemeinen vertikal zu Verschiebungsrichtung sein.
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Es
ist möglich,
dass der zweite Filmantriebsmechanismus den Abstand zwischen dem
Umkehrfilm und der bilddurchlässigen
Platte nur teilweise verändert.
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Die
Vorrichtung kann ferner einen Mechanismus zum Schwenken der bilddurchlässigen Platte
relativ zum Umkehrfilm aufweisen.
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Die
Vorrichtung kann ferner einen Platten-Antriebsmechanismus zum Bewegen
der bilddurchlässigen
Platte relativ zum Umkehrfilm aufweisen, um den Abstand zwischen
dem Umkehrfilm und der bilddurchlässigen Platte zu verändern.
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Die
Vorrichtung kann ferner eine in der Abbildungsebene oder zwischen
der Abbildungsebene und der zweiten Anzeige angeordnete dritte Anzeige aufweisen,
um ein zweites Hintergrundbild einschließlich eines transparenten oder
halbtransparenten Bereichs darzustellen, um die Wahrnehmung des reellen
Bildes des zweidimensionalen Bildes zu erleichtern.
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Die
Vorrichtung kann ferner ein transparentes Teil zur Unterstützung der
dritten Anzeige aufweisen.
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Der
Umkehrfilm, die bilddurchlässige
Platte und die zweite Anzeige können
eine hohlzylindrische Form jeweils mit einem zunehmenden Durchmesser haben.
Der Umkehrfilm, die bilddurchlässige
Platte und die zweite Anzeige können
koaxial angeordnet sein.
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Das
transparente Teil kann eine hohlzylindrische Form haben und kann
zur bilddurchlässigen Platte
koaxial sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Ansicht, die Hauptbestandteile einer Bildanzeigevorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 stellt
eine Schnittansicht einer Mikrolinsenanordnung dar, die in der in 1 dargestellten Vorrichtung
verwendet wird;
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3A stellt
einen ersten Umkehrfilm dar, der in der in 1 dargestellten
Vorrichtung verwendet wird;
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3B stellt
einen zweiten Umkehrfilm dar, der in der in 1 dargestellten
Vorrichtung verwendet wird;
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3C stellt
ein kombiniertes Bild dar, das ein Betrachter wahrnimmt;
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4 ist
eine ist eine schematische Perspektivansicht einer Bildanzeigevorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 stellt
eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in 4 dar;
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6A stellt
einen dritten Umkehrfilm dar, der in der in 4 dargestellten
Vorrichtung verwendet wird;
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6B stellt
ein kombiniertes Bild dar, das ein Betrachter wahrnimmt;
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6C stellt
eine Modifikation dar, bei der sich m kombinierten Bild von 6B einige
Bilder bewegen;
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7 stellt
einen Mechanismus zum Bewegen der Bilder dar, der für die Modifikation
von 6C verwendet wird;
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8 stellt
eine Modifikation des in 7 dargestellten Mechanismus
dar;
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9 stellt
eine weitere Modifikation des in 7 dargestellten
Mechanismus dar;
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10 stellt
noch eine weitere Modifikation des in 7 dargestellten
Mechanismus dar;
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11 stellt
noch eine weitere Modifikation des in 7 dargestellten
Mechanismus dar;
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12 stellt
eine schematische Perspektivansicht einer Bildanzeigevorrichtung
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar;
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13 stellt
Hauptbestandteile in einer Modifikation der dritten Ausführungsform
dar; und
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14 stellt
Hauptbestandteile in einer weiteren Modifikation der dritten Ausführungsform
dar.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Mit
Bezug auf 1 wird eine Vorrichtung zur
Anzeige eines zweidimensionalen Bildes eines Objekts mit einem dreidimensionalen
Gegenstand schematisch dargestellt. Die Vorrichtung weist eine erste
Anzeige 10 und eine bilddurchlässige Platte 20, die
von einer an der ersten Anzeige 10 befestigten Halterung 15 getragen
wird, auf. Die erste Anzeige 10 weist einen Umkehrfilm 10a und
eine Hintergrundbeleuchtung 10b auf. Der Umkehrfilm 10a ist
eine ebene Bild(anzeige)fläche,
wie etwa ein vergrößertes Positiv,
ein vergrößertes Diapositiv
oder ein transparenter Film, auf den durchlässige Farbe gedruckt ist. Die
Hintergrundbeleuchtung 10b beleuchtet den Umkehrfilm 10a von
hinten. Der Umkehrfilm 10 enthält ein zweidimensionales Bild.
Das zweidimensionale Bild, das von der Hintergrundbeleuchtung 10b beleuchtet
wird, wird durch die bilddurchlässige
Platte 20 abgebildet, so dass eine Abbildungsebene 30 im Raum
auf der Seite, die der ersten Anzeige 10 gegenüberliegt,
erzeugt wird. Die Vorrichtung weist auch eine zweite Anzeige 50 auf,
die zwischen der Abbildungsebene 30 und der bilddurchlässigen Platte 20 angeordnet
ist.
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Die
bilddurchlässige
Platte 20 weist eine Mikrolinsenanordnung 22 und
einen Linsenrahmen 23 auf. Der Linsenrahmen 23 umgibt
einen effektiven Bereich der Mikrolinsenanordnung 22. Die
Halterung 15 trägt
den Linsenrahmen 23, und die bilddurchlässige Platte 20 ist
parallel zu einer Bildoberfläche
des Umkehrfilms 10a beabstandet. Die Mikrolinsenanordnung 22 ist
ein optisches System, um einem Betrachter ein zweidimensionales
Bild eines Objekts, wie etwa ein Stereo-Bild des Umkehrfilms, zu
zeigen. Die Mikrolinsenanordnung 22 erzeugt ein aufrechtes Bild
des zweidimensionalen Bildes bei 100%iger Vergrößerung. Die Mikrolinsenanordnung 22 hat
einen effektiven Bereich, der größer ist
als ein Objekt im zweidimensionalen Bild. Die Mikrolinsenanordnung 22 weist
eine Vielzahl konvexer Linsen 25 auf.
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Mit
Bezug auf 2 wird die Mikrolinsenanordnung 22 in
einer Schnittansicht dargestellt, als würde sie von einer Ebene durchschnitten,
die die optischen Achsen 26 der konvexen Linsen 25 einschließt. Die
Mikrolinsenanordnung 22 weist eine Vielzahl von zweidimensional
angeordneten Mikrolinsen 25 auf. Die Mikrolinsenanordnung 22 hat
zwei Anordnungshälften 24a und 24b,
die miteinander durch Abstandsstücke
(nicht dargestellt) verbunden sind. Die Mikrolinsenanordnung 22 ist
eine Platte aus konvexen Mikrolinsen. Diese Platte aus konvexen Mikrolinsen
hat eine Vielzahl von Paaren konvexer Linsen 25, die zweidimensional
angeordnet sind, so dass die Paare konvexer Linsen 25 zueinander
parallele optische Achsen 26 haben. Jedes Paar konvexer
Linsen hat eine gemeinsame optische Achse 26. Jedes Paar
konvexer Linsen 25 hat einen Brennpunkt, und die Kombination
der Brennpunkte aller konvexen Linsenpaare 25 definiert
die Abbildungsebene 30.
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Wenn
in 2 der Krümmungsradius
jeder konvexen Linse 25 auf der linken Seite der Linsenanordnungshälfte 24a (24b)
kleiner als der der konvexen Linse 25 auf der rechten Seite
der Linsenanordnungshälfte 24a (24b)
ist, ist der Abstand L1 zwischen der Linsenebene der linken Linsenanordnungshälfte 24a und
dem Umkehrfilm 10a kürzer
als der Abstand L2 zwischen der Linsenebene der rechten Anordnungshälfte 24b und
dem Brennpunkt der rechten Anordnungshälfte 24b (oder der
Abbildungsebene 30). In diesem Fall ist die Abbildungsebene 30 ausreichend
von der bilddurchlässigen
Platte 20 beabstandet, und die Dicke der Vorrichtung kann
verringert werden. Die konvexen Linsen 25 bestehen aus dem
gleichen Material und haben die gleiche Form. Zum Beispiel sind
die konvexen Linsen 25 eng beieinander in der Art einer
Matrix auf einer transparenten Platte 27 angeordnet. Die
optischen Achse 26 der einen konvexen Linse 25 auf
der linken Anordnungshälfte 24a ist koaxial
zur optischen Achse 26 einer angrenzenden konvexen Linse 25 auf
der rechten Anordnungshälfte 24b.
In dieser Ausführungsform bestehen
die konvexen Linsen 25 und die transparente Platte 27 aus
Acryl. Man beachte, dass die transparente Platte 27 aus
einem durchlässigen
Material, wie etwa Glas, hergestellt werden kann.
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Man
beachte, dass die Hintergrundbeleuchtung 10b durch eine
Beleuchtungseinheit vom Reflexionstyp ersetzt werden kann, die den
Umkehrfilm 10a von vom und nicht von hinten beleuchtet.
Eine solche Beleuchtungseinheit kann durch die Halterung 15 zwischen
dem Umkehrfilm 10a und der Mikrolinsenanordnung 22 unterstützt werden.
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Mit
Bezug auf 3A weist der Umkehrfilm 10a der
ersten Anzeigeeinheit 10 Bilder von Objekten P auf, wie
etwa dreidimensionale Tiere, die von einem Betrachter betrachtet
werden sollen. Andere Teile des Umkehrfilms 10a sind durchlässige zweidimensionale
Bilder. Die zweite Anzeige 50, die sich zwischen der Abbildungsebene 30 und
der bilddurchlässigen
Platte 20 befindet, ist ein zweiter Umkehrfilm zur Anzeige
eines Hintergrundbildes. Vorzugsweise hat, wie in 3B dargestellt,
das Hintergrundbild des zweiten Umkehrfilms 50 einen transparenten oder
halbtransparenten Bereich B, um die richtige Anzeige eines wirklichen
Bildes des Objekts P sicherzustellen. Der Bereich B gestattet das
Hindurchtreten einer ausreichenden Menge von Licht vom Umkehrfilm 10a.
Wie in 3C dargestellt, hat der Betrachter
daher das Gefühl,
dass nur die Objekte P (wirkliche Bilder) des ersten Umkehrfilms 10a auf
dem Hintergrundbild des zweiten Umkehrfilms 50 schwimmen
oder aus diesem vorstehen, wie ein dreidimensionales Bild. Man beachte,
dass das gesamte Hintergrundbild des zweiten Umkehrfilms 50 halbtransparent
sein kann. Ferner kann der zweite Umkehrfilm 50 die Mikrolinsenanordnung 22 berühren oder
von der Mikrolinsenanordnung 22 beabstandet sein, solange
der zweite Umkehrfilm 50 zwischen der Abbildungsebene 30 und
der Mikrolinsenanordnung 22 angeordnet ist.
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Eine
zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 4 beschrieben. Gleiche
Bezugszeichen werden verwendet, um gleiche Bestandteile in der ersten
und der zweiten Ausführungsform
zu bezeichnen, und auf eine ausführliche
Beschreibung gleicher Bestandteile kann verzichtet werden.
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Die
Bildanzeigevorrichtung in dieser Ausführungsform ist auf einer Plattform
(nicht dargestellt) angeordnet. Der Umkehrfilm 10a und
die Hintergrundbeleuchtung 10b der ersten Anzeigeeinheit 10 stehen
parallel zueinander. Die erste Anzeigeeinheit 10 wird von
einem Gehäuse 40 aufgenommen.
Das Gehäuse 40 hat
einen Raum 43 zur Unterbringung verschiedener Bestandteile,
wie etwa ein Antriebsmechanismus. Das zweidimensionale Bild der
ersten Anzeige 10 weist ein Bild des Objekts P und einen umgebenden
Abschnitt auf. Vorzugsweise sendet der umgebende Abschnitt weißes Licht
aus. Vorzugsweise ist das Objektbild P ein Bild eines beweglichen Objekts
statt eines statischen Objekts. Man beachte, dass die erste Anzeige 10 nicht
auf einen Umkehrfilm begrenzt ist, der durch eine Beleuchtungseinheit
beleuchtet wird. Zum Beispiel kann die erste Anzeige 10 ein
Farb-LCD-(Flüssigkristallanzeige-)Feld,
eine CRT-(Kathodenstrahlröhren-)Anzeige,
eine Plasmaanzeige oder eine organische Elektrolumineszenzanzeige
sein. Wenn die erste Anzeige 10 ein elektrisch betriebenes
Gerät ist,
kann die erste Anzeige 10 mit einer Bildsignalquelle verbunden
werden, so dass die erste Anzeige 10 ein Bildsignal zum
Anzeigen eines zweidimensionalen Bildes mit dem dreidimensionalen
Objektbild P empfängt.
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Wenn
das elektrisch betriebene Gerät
als die erste Anzeige 10 genutzt wird, dann schwärzt die
erste Anzeige 10 den umgebenden Abschnitt des Objektbildes
P. Wenn die Hintergrundbeleuchtung 10b nicht verwendet
wird und eine Beleuchtungseinheit vom Reflexionstyp verwendet wird,
sind sowohl das Objektbild P als auch der umgebende Abschnitt nichtdurchlässig.
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Die
bilddurchlässige
Platte 20 wird in einem Vorderfenster 40a des
Gehäuses 40 gehalten,
so dass die bilddurchlässige
Platte 20 vom Umkehrfilm 10a beabstandet ist,
wie am besten in 5 zu sehen. Der zweite Umkehrfilm 50 wird
ebenfalls im Vorderfenster 40a getragen. Genauer gesagt,
sitzt der zweite Umkehrfilm 50 fest in einen Schlitz 41,
der im Vorderfenster 40a ausgebildet ist. Der zweite Umkehrfilm 50 ist
die zweite Anzeige zur Bereitstellung des Hintergrundbildes. Man
beachte, dass ein durchlässiger
Klebstoff auf eine Oberfläche
des zweiten Umkehrfilms 50 aufgetragen werden kann, um
den zweiten Umkehrfilm 50 an die bilddurchlässige Platte 20 zu
kleben. In dieser Konfiguration muss kein Schlitz 41 erforderlich
sein. Der zweite Umkehrfilm 50 kann entfernt werden und
ist zwischen der bilddurchlässigen
Platte 20 und dem Betrachter angeordnet. Das Innere des
Gehäuses 40 (insbesondere
die Teile des Gehäuses,
die sich relativ nah am Betrachter befinden) hat eine dunkle Farbe,
wie etwa schwarz, um das Eindringen von unnötigem Licht zu verhindern.
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Der
erste Umkehrfilm 10a oder die Bildanzeigeebene der ersten
Anzeige 10 ist innerhalb einer "Abbildungstiefe" um den Brennpunkt der Mikrolinsenanordnung 22 der
bilddurchlässigen
Platte 20 auf der Objektseite angeordnet. Wenn das Objektbild
auf der Anzeigeoberfläche 10a der
ersten Anzeige 10 durch das Hintergrundlicht beleuchtet
wird, wird ein projiziertes Bild des Objektbildes auf der Abbildungsebene 30 in
oder nahe dem Brennpunkt der Mikrolinsenanordnung 22 auf
der Seite des Betrachters gebildet. Infolge dessen kann der Betrachter
ein reelles Bild des Objektbildes P erkennen, wenn der Betrachter
die Abbildungsebene 30 in der Richtung einer optischen
Achse oder in einer ähnlichen
Richtung sieht. In diesem Fall wird das auf dem Umkehrfilm 10a der ersten
Anzeige 10 gebildete Objektbild als das durch den Betrachter
erkennbare reelle Bild wiedergegeben.
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Wie
in 4 und 5 dargestellt, ist ein transparenter
Körper 9 vor
dem Vorderfensterabschnitt 40a des Gehäuses 40 angeordnet.
Der transparente Körper 9 ist
ein Acrylblock mit einer rechteckigen parallelflächigen Form. Die Dicke des
Acrylblocks 9 ist vom Betrachter aus gesehen so festgelegt,
dass die durch die Mikrolinsenanordnung 22 erzeugte Abbildungsebene 30 innerhalb
des Acrylblocks 9 liegt. Mit anderen Worten ist die Dicke
des Acrylblocks 9 so festgelegt, dass die Brennweite der Mikrolinsenanordnung 22 nicht
die Dicke des Acrylblocks 9 überschreitet. Der Betrachter
hat das Gefühl,
dass das Objektbild P in dem Acrylblock 9 "schwimmt". Man beachte, dass
zwei identische Acrylblöcke 9 hintereinander
bereitgestellt werden können,
wie in 5 dargestellt. Eine dritte Anzeige 60 ist
zwischen den beiden Acrylblöcke 9 sandwichartig
angeordnet. Die dritte Anzeige 60 stellt ein zweites Hintergrundbild 31 dar
(4). Die Dicke des Acrylblocks 9 wird
so festgelegt, dass die dritte Anzeige 60 sich nahe dem
Brennpunkt der Mikrolinsenanordnung 22 befindet. Die Abbildungsebene 30 wird
daher auf oder nahe der dritten Anzeige 60 gebildet.
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Mit
Bezug auf 6A weist der Umkehrfilm der
dritten Anzeige 60, die sich nahe der Abbildungsebene 30 befindet,
das zweite Hintergrundbild 31 und einen umgebenden Abschnitt
auf. Das zweite Hintergrundbild 31 ist ein zweidimensionales
Bild und lichtdurchlässig.
Der umgebende Abschnitt ist transparent oder halbtransparent, weil
der umgebende Abschnitt nicht das auf der Abbildungsebene 30 erzeugte
Objektbild P blockieren soll, wenn der Betrachter das Objektbild
P sieht. Da der Betrachter den zweiten Hintergrund 31 leicht
fokussieren kann, nimmt der Betrachter wahr, dass das Objektbild
P (reelles Bild) des ersten Umkehrfilms 10a aus dem ersten
Hintergrundbild des zweiten Umkehrfilms 50 wie eine dreidimensionale
Darstellung hervorsteht, wie in 6B dargestellt.
Man beachte, dass die dritte Anzeige 60 entweder zwischen
der Abbildungsebene 30 und der zweiten Anzeige 50 oder
zwischen der Abbildungsebene 30 und dem Betrachter angeordnet
sein kann, solange die Augen des Betrachter das zweite Hintergrundbild 31 der
dritten Anzeige 60 leicht fokussieren können. Daher befindet sich die
dritte Anzeige 60 im allgemeinen nahe der Abbildungsebene 30.
Das zweite Hintergrundbild 31 ist ein Teil eines Bootes, und
das Objektbild P ist ein Delphin und ein aufrechtes Bild.
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Mit
Bezug auf 6C ist es möglich, das "schwimmende" Objektbild P zu bewegen. Die zwei Delphine
P haben sich in dieser Zeichnung aus den Phantompositionen herausbewegt.
In der in 7 dargestellten Bildanzeigevorrichtung
sind die bilddurchlässige
Platte 20 und der erste Umkehrfilm 10a parallel
zueinander angeordnet. Die bilddurchlässige Platte 20 bildet
die Abbildungsebene 30 hinter der zweiten Anzeige 50 (das
heißt,
zwischen der zweiten Anzeige 50 und dem Betrachter). Der
erste Umkehrfilm 10a hat die Form eines endlosen Bandes
und ist über
zwei parallele Rollen (Antriebs- und angetriebene Rolle) R gespannt.
Wenn die Antriebsrolle R durch einen Motor M gedreht wird, bewegen
sich nur die Objektbilder P. Die Rollen R und der Motor M bilden einen
Filmantriebsmechanismus zum Bewegen des Objektbildes P. Der Filmantriebsmechanismus
ist ein Mechanismus zum Verschieben des ersten Umkehrfilms 10a relativ
zur bilddurchlässigen
Platte 20. Die bilddurchlässige Platte 20 ist
feststehend. Die parallele Beziehung zwischen dem ersten Umkehrfilm 10a und
der bilddurchlässigen
Platte 20 wird beibehalten, während der erste Umkehrfilm 10a verschoben
wird. Man beachte, dass der Filmantriebsmechanismus nicht auf den
dargestellten beschränkt
ist. Jeder geeignete Mechanismus kann genutzt werden, solange der
Mechanismus imstande ist, den ersten Umkehrfilm 10a der
ersten Anzeige relativ zur bilddurchlässigen Platte 20 zu
verschieben, und imstande ist, den Abstand (oder die parallele Beziehung)
zwischen dem ersten Umkehrfilm 10a und der bilddurchlässigen Platte 20 aufrechtzuerhalten.
Der Filmantriebsmechanismus kann den Delphin P in ein anderes Bild ändern, wie
etwa eine dem Delphin hinterherschwimmende Person, wenn der Filmantriebsmechanismus den
ersten Umkehrfilm 10a bewegt. Das "andere Bild" kann Wörter, Schriftzeichen, Markierungen,
Zeichen und Symbole aufweisen. Daher ist es zum Beispiel möglich, eine
sich bewegende Werbung darzustellen.
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Eine
Modifikation des Filmantriebsmechanismus zur Darstellung eines sich
bewegenden Objektbildes P wird mit Bezug auf 8 beschrieben.
Dieser Filmantriebsmechanismus kann auch den Abstand zwischen dem
ersten Umkehrfilm 10a und der bilddurchlässigen Platte 20 verändern, während der erste
Umkehrfilm 10a umläuft.
Der Filmantriebsmechanismus weist ein Paar paralleler Rollen R und
den über
die Rollen R gespannten Umkehrfilm vom Endlosband-Typ 10a auf.
Jede Rolle R hat ein Drehungsmittelpunkt RA, der in bezug auf den
Mittelpunkt SA der Rolle R um einen Betrag D versetzt ist. Wenn
sich die Rollen R drehen, nähert
sich der erste Umkehrfilm 10a der bilddurchlässigen Platte 20 und
entfernt sich wieder davon auf sich wiederholende Weise. Zur gleichen
Zeit dreht sich der erste Umkehrfilm 10a. In 8 kennzeichnet
die feste Linie den ersten Umkehrfilm 10a in einer Position,
die am weitesten von der bilddurchlässigen Platte 20 entfernt
ist, und die Phantomlinie kennzeichnet den ersten Umkehrfilm 10a in
einer Position am nächsten
zur bilddurchlässigen
Platte 20. Andere Bestandteile des Filmantriebsmechanismus
sind die gleichen wie beim Filmantriebsmechanismus, der in 7 dargestellt
ist. Wenn sich der Abstand zwischen dem ersten Umkehrfilm 10a und
der bilddurchlässigen
Platte 20 ändert,
bewegt sich die Position der Abbildungsebene 30 vor und
zurück,
wie es durch den Doppelpfeil gekennzeichnet wird. Es ist daher möglich, das
Bild P in der Breitenrichtung der Anzeigevorrichtung horizontal
zu verschieben, während
das Bild P innerhalb der Schärfentiefe
der Mikrolinsenanordnung 22 vor und zurück bewegt wird. Die parallele
Beziehung zwischen dem ersten Umkehrfilm 10a und der bilddurchlässigen Platte 20 wird
beibehalten. Man beachte, dass die beiden Rollen R auf unterschiedliche
Weise angetrieben werden können
oder der Betrag des Versatzes D für die rechte Rolle sich von
dem für
linke Rolle unterscheiden kann. Dies zerstört die parallele Beziehung
zwischen dem ersten Umkehrfilm 10a und der bilddurchlässigen Platte 20,
wenn der erste Umkehrfilm 10a sich der bilddurchlässigen Platte 20 nähert und
sich wieder von dieser entfernt. Der Betrag des Versatzes D vom
Rollenmittelpunkt SA zum Drehungsmittelpunkt RA wird so festgelegt,
dass der sich bewegende erste Umkehrfilm 10a in der Abbildungstiefe
der Mikrolinsenanordnung 22 bleibt.
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Noch
eine weitere Modifikation des Filmantriebsmechanismus ist in 9 dargestellt.
Dieser Filmantriebsmechanismus kann den Abstand zwischen dem ersten
Umkehrfilm 10a und der bilddurchlässigen Platte 20 nach
einem Zufallsprinzip (konkav-konvex) ändern. Ein grundlegender Aufbau
des in 9 dargestellten Filmantriebsmechanismus ist der
gleiche wie der in 7 dargestellte, aber die Form
der Rolle R ist anders. Wie in 9 dargestellt, hat
mindestens eine der Rollen R eine Vielzahl von Vorsprüngen CV.
Infolge dessen bewegen sich einige Abschnitte des ersten Umkehrfilms 10a (in 9 nicht
dargestellt) dichter an die bilddurchlässige Platte 20 heran
(oder von ihr weg), wenn die Rollen R sich drehen. Dieser Filmantriebsmechanismus
verschiebt die Abbildungsebene 30 innerhalb der Schärfentiefe
der Mikrolinsenanordnung 22 vor und zurück. Die parallele Beziehung
zwischen dem ersten Umkehrfilm 10a und der bilddurchlässigen Platte 20 wird im
allgemeinen beibehalten. Die Höhe
des Vorsprungs CV auf der Rolle R wird so festgelegt, dass der erste
Umkehrfilm 10a innerhalb der Abbildungstiefe der Mikrolinsenanordnung 22 bleibt.
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Eine
weitere Modifikation wird mit Bezug auf 10 beschrieben.
Diese Modifikation wird ebenfalls mit 7 verglichen.
Ein Mechanismus zum Schwenken der bilddurchlässigen Platte 20 relativ zum
ersten Umkehrfilm 10a wird in dieser Modifikation bereitgestellt,
während
die bilddurchlässige
Platte 20 in 7 feststehend ist. Der Schwenkmechanismus
weist zwei Kurvenscheiben C auf, die jeweils an den beiden Rollen
R angebracht sind. Die Kurvenscheibe C ist eine exzentrische Kurvenscheibe.
Ein einzelner Kurvenscheibenläufer
F spannt sich über die
Kurvenscheiben C, und ein Rand der bilddurchlässigen Platte 20 liegt
auf dem Kurvenscheibenläufer
F auf. Der gegenüberliegende
Rand der bilddurchlässigen
Platte 20 hat eine Stange PA, die als Schwenkachse dient.
Der Kurvenscheibenläufer
F berührt
die Kurvenscheiben C und bewegt sich gemeinsam mit den Kurvenscheiben
C. Wenn sich die Rollen R drehen, stoßen (heben) die Kurvenscheiben C
den Kurvenscheibenläufer
F auf und ab, wie durch den vertikalen Doppelpfeil gekennzeichnet.
Infolge dessen bewirkt der Kurvenscheibenläufer F, dass die bilddurchlässige Platte 20 um
die Achse PA schwenkt, wie durch den unteren gebogenen Doppelpfeil
gekennzeichnet. Daher kann der Abstand zwischen der bilddurchlässigen Platte 20 und
dem ersten Umkehrfilm 10a durch den Schwenkmechanismus
teilweise variiert werden. Wenn sich der Abstand zwischen der bilddurchlässigen Platte 20 und dem
ersten Umkehrfilm 10a ändert,
bewegt sich die Abbildungsebene 30 entsprechend vor und
zurück, wie
durch den oberen gebogenen Doppelpfeil gekennzeichnet. Das Objektbild
P auf der Abbildungsebene 30 bewegt sich innerhalb der
Schärfentiefe
der Mikrolinsenanordnung 22 vor und zurück, während der erste Umkehrfilm 10a sich
von rechts nach links bewegt. Ein Betrag der Exzentrizität der Kurvenscheibe
C (das heißt,
die Abweichung vom Mittelpunkt der Kurvenscheibe zum Drehungsmittelpunkt der
Kurvenscheibe) wird so festgelegt, dass der erste Umkehrfilm 10a innerhalb
der Abbildungstiefe der Mikrolinsenanordnung 22 bleibt.
Der Kurvenscheibenläufer
F ist ein längliches
Teil mit einer Nut entlang der Länge
des Kurvenscheibenläufers
F. Die Umfangsränder
der Kurvenscheiben C sind in die Nut des Kurvenscheibenläufers F
aufgenommen (eingerückt).
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Noch
eine weitere Modifikation ist in 11 dargestellt.
Ein Mechanismus TM zum Bewegen der bilddurchlässigen Platte 20 relativ
zum ersten Umkehrfilm 10a, wie durch den linken Doppelpfeil
gekennzeichnet, wird bei dieser Modifikation bereitgestellt. Diese
Modifikation wird mit 7 verglichen, wo die bilddurchlässige Platte 20 nicht
beweglich ist. Wie in 11 dargestellt, ist der Mechanismus
TM am Seitenrand der bilddurchlässigen
Platte 20 angebracht, so dass die bilddurchlässige Platte 20 sich näher zum
und fort vom ersten Umkehrfilm 10a bewegen kann. Der Mechanismus
TM ist ein Schraubmechanismus. Die parallele Beziehung zwischen
der bilddurchlässigen
Platte 20 und dem ersten Umkehrfilm 10a wird stets
beibehalten. Wenn die bilddurchlässige
Platte 20 durch den Mechanismus TM bewegt wird, wird die
Abbildungsebene 30 entsprechend bewegt, wie durch den rechten
Doppelpfeil gekennzeichnet. Die Bewegung der Abbildungsebene 30 wird
so festgelegt, dass das Objektbild P nicht über die Schärfentiefe der Mikrolinsenanordnung 22 hinausgeht.
Die Bewegung der bilddurchlässigen
Platte 20 wird so bestimmt, dass der erste Umkehrfilm 10a innerhalb
der Abbildungstiefetiefe der Mikrolinsenanordnung 22 bleibt.
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Wie
oben beschrieben, wird das zweite Hintergrundbild 31 nahe
(vor oder hinter) der Abbildungsebene 30 bereitgestellt,
in der das Objektbild P erzeugt wird, und zwar auf eine solche Weise,
dass die Anzeige des Objektbildes P nicht behindert wird, und der
Mechanismus zum Bewegen des Objektbildes P wird in der zweiten Ausführungsform
(4 bis 11) bereitgestellt. Darum hat
der Betrachter das Gefühl,
dass das zweidimensionale Bild P stereoskopisch ist, obwohl das
zweidimensionale Bild P selbst keine Parallaxeninformation enthält.
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Man
beachte, dass das massive plattenförmige Teil 9 zum Aufnehmen
der Abbildungsebene 30 durch ein hohles Teil ersetzt werden
kann, wie etwa ein transparentes Gehäuse aus Acryl. Das Gehäuse ist
mindestens in der Richtung X in 5 transparent.
Alternativ kann das transparente plattenförmige Teil 9 durch
einen rechteckigen parallelflächigen Rahmen
ersetzt werden. Der Rahmen hat zumindest in der Richtung X keine
Wände.
Im Inneren des Gehäuses
oder des Rahmens kann eine Miniaturausgabe eines Gartens, Hauses,
Baches oder dergleichen angeordnet sein. Dann kann ein Hintergrund
in mittlerem oder großem
Abstand auf die zweite Anzeige 50 geschrieben werden, und
das sich bewegende Bild P (zum Beispiel eine Person oder ein Auto)
wird in der Abbildungsebene 30 projiziert. Dies kann ein stereoskopisches
Diorama sein.
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Eine
dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 12 beschrieben.
Eine gleiche Terminologie wird verwendet, um gleichartige Bestandteile
in der ersten, zweiten und der dritten Ausführungsform zu beschreiben.
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Die
Bildanzeigevorrichtung in der dritten Ausführungsform befindet sich auf
einer sechseckigen Basis 80. Ein erster Umkehrfilm 100a hat
eine zylindrische Form und steht auf der Basis 80. Der erste
Umkehrfilm 100a ist koaxial zur Basis 80. Eine Hintergrundbeleuchtung 100b hat
ebenfalls eine zylindrische Form und umgibt den ersten Umkehrfilm 100a auf
der Basis 80 koaxial. Der erste Umkehrfilm 100a und
die Hintergrundbeleuchtung 100b bilden die erste Anzeige 10.
Eine bilddurchlässige
Platte 200 mit einer zylindrischen Form umgibt die Hintergrundbeleuchtung 100b (oder
die erste Anzeige 10) koaxial. Man beachte, dass die erste
Anzeige 10 nicht auf die Kombination aus Umkehrfilm 100a und Hintergrundbeleuchtung 100b beschränkt ist,
um den Umkehrfilm zu beleuchten. Zum Beispiel kann eine organische
Elektrolumineszenzanzeige als erste Anzeige 10 verwendet
werden.
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Die
Bildfläche
der ersten Anzeige 10 ist der zylindrische Umkehrfilm 100a und
befindet sich innerhalb der Abbildungstiefe einer Mikrolinsenanordnung
(nicht dargestellt) der bilddurchlässigen Platte 200 um
die Brennebene der Mikrolinsenanordnung herum. Die bilddurchlässige Platte 200 hat
eine Dicke und die Mikrolinsenanordnung wird in der bilddurchlässigen Platte 200 untergebracht.
Ein zweiter Umkehrfilm 500 ist eine zweite Anzeige zum
Zeigen eines Hintergrundbildes. Der zweite Umkehrfilm 500 ist ebenfalls
zylindrisch und umfasst koaxial die bilddurchlässige Platte 200 auf
der Basis 80. Man beachte, dass ein transparenter Klebstoff
auf den zweiten Umkehrfilm 500 aufgetragen werden kann,
um den zweiten Umkehrfilm 500 an der bilddurchlässigen Platte 200 zu
befestigen. Der zweite Umkehrfilm 500 ist abnehmbar oder
austauschbar.
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Das
Bild auf der ersten Anzeige 10 wird auf eine Abbildungsebene 300 in
oder nahe der Brennebene der Mikrolinsenanordnung projiziert. Dann
kann ein Betrachter ein reelles Bild P (zum Beispiel eine Schildkröte) auf
der Abbildungsebene 300 sehen. Die Abbildungsebene 300 ist
zylindrisch.
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Ein
transparentes zylindrisches Teils 90 umgibt den zweiten
Umkehrfilm 500 koaxial. Das zylindrische Teil 90 ist
ein hohles Teil und ist aus Acryl. Der zylindrische Block 90 hat
eine hinreichende Dicke, um die Abbildungsebene 300 aufzunehmen,
die durch die Mikrolinsenanordnung der bilddurchlässigen Platte 200 erzeugt
wird. Daher hat der Betrachter das Gefühl, dass das Bild P im transparenten
Block 90 schwimmt. Der Standort des transparenten Blocks 90 wird
so festgelegt, dass die Brennebene der Mikrolinsenanordnung innerhalb
des transparenten Blocks 90 besteht. Ein anderer (oder äußerer) transparenter
Block 91 umgibt den transparenten Block 90 koaxial.
Der äußere transparente
Block 91 besteht ebenfalls aus Acryl. Der äußere transparente
Block 91 ist mit dem inneren transparenten Block 90 in
oder nahe der Abbildungsebene 300 verbunden, wobei eine
dritte Anzeige 600 dazwischen angeordnet ist. Die dritte
Anzeige zeigt ein zweites Hintergrundbild 310. Die dritte
Anzeige 600 ist zum Beispiel ein zylindrischer Umkehrfilm.
Da der Betrachter das zweite Hintergrundbild 310 leicht
fokussieren kann, hat der Betrachter das Gefühl, dass das vom ersten Umkehrfilm 100a abgeleitet
reelle Bild P aus dem vom zweiten Umkehrfilm 500 abgeleiteten
ersten Hintergrundbild hervorsteht oder darauf schwimmt.
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Man
beachte, dass ein Motor M bereitgestellt werden kann, um den ersten
Umkehrfilm 100a zu drehen. Der Motor M ist ein Filmantriebsmechanismus,
um allein das Bild P zu bewegen. Der Filmantriebsmechanismus stellt
eine rotierende Anzeigefunktion (eine karussellartige Anzeigefunktion)
bereit. Eine Motorwelle erstreckt sich koaxial zur Hintergrundbeleuchtung 100b (oder
der ersten Anzeige 10). Der Motor M ist innerhalb der Basis 80 angeordnet,
so dass der Motor M dem Betrachter verborgen bleibt.
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Man
beachte, dass die bilddurchlässige
Platte 200 mit einer zylindrischen Form durch eine andere
bilddurchlässige
Platte 201 mit einer regelmäßigen mehreckigen Form ersetzt
werden kann, wie in 13 dargestellt.
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Man
beachte auch, dass der erste Umkehrfilm 100a nicht koaxial
zur Hintergrundbeleuchtung 100b, wie in 14 dargestellt,
angeordnet sein muss. Die Hintergrundbeleuchtung 100b ist
koaxial zur Motorwellen-Mittelachse C. Wenn der Motor M (12)
aktiviert wird, drehen sich die Hintergrundbeleuchtung 100b und
der erste Umkehrfilm 100a um die Motorwellen-Mittelachse
C. Jedoch ist die Mittellinie des ersten Umkehrfilms 100a in
bezug auf die Achse C versetzt, so dass sich der erste Umkehrfilm 100a exzentrisch
dreht, wie durch den Pfeil gekennzeichnet. Der Abstand zwischen
der bilddurchlässigen
Platte 200 (oder 201) und dem Umkehrfilm 100a variiert
je nach Drehung des ersten Umkehrfilms 100a. Infolge dessen
bewegt sich die Abbildungsebene 300 (oder das Bild P auf
dieser) innerhalb der Schärfentiefe
der Mikrolinsenanordnung der bilddurchlässigen Platte 200 (oder 201)
vor und zurück. Ein
Betrag der Bewegung des ersten Umkehrfilms 100a ist innerhalb
der Abbildungstiefe der Mikrolinsenanordnung beschränkt.