WO1987001233A1 - Device for three-dimensional reproduction of moving pictures - Google Patents

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WO1987001233A1
WO1987001233A1 PCT/DE1986/000310 DE8600310W WO8701233A1 WO 1987001233 A1 WO1987001233 A1 WO 1987001233A1 DE 8600310 W DE8600310 W DE 8600310W WO 8701233 A1 WO8701233 A1 WO 8701233A1
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WO
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light
image
emitting diodes
liquid crystal
light sources
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PCT/DE1986/000310
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Inventor
Adolf FRÜHAUF
Jens FRÜHAUF
Original Assignee
Fruehauf Adolf
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    • 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
    • G09F9/33—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 invention falls within the technical field of electronically controlled image display on monitors. It concerns the spatial reproduction of pictorial information such as text, graphics, film.
  • DE - OS 2739158 describes a flat screen data display device in which a red dot matrix with vapor-deposited line grid and illuminated elements in hybrid technology serves as the illumination source behind a template with characters. In both cases, the essential feature "sufficient light transmission of the surroundings of the light source", if at all, is not in the. required consistency detected, which is essential for the light transmission of the image display room.
  • DE-OS 2856035 describes an arrangement for optically displaying curves and surfaces in three-dimensional space, in which self-illuminating or light-scattering light points are produced in a volume in the intersection of at least two light rays in a special material, which can represent curves or surfaces in their entirety .
  • the device specified in the main claim does not require any light rays for generating the light sources and no material filling the image reproduction space which becomes self-illuminating or light-scattering when irradiated, but rather electrically controllable light sources which are not contained in the arrangement mentioned in DE-OS 2856035 .
  • the invention has for its object to show a direct spatial and thus closer to reality image display device.
  • This object is achieved with the features specified in the characterizing part of the main claim.
  • a standing or moving spatial image which can be viewed directly and without optical aids, is generated electronically controlled.
  • concrete statements are made about relative differences in distance between the individual picture elements, for example objects in the foreground or in the background, since these are reproduced in the device at the front or further back.
  • the spatial image information is built up by stationary, individual light sources within an image reproduction space to which electrical voltage is applied.
  • light sources for example in accordance with claims 2 and 3 light-emitting diodes or in accordance with claim 4 liquid crystals acting as light-scattering element or in accordance with claim 5 a combination of both can be used.
  • the image display room can be constructed, for example, in the following way:
  • conductors for example low-reflection gold wires with a diameter of less than 0.05 mm, are first parallel on a transparent support at a distance of, for example, 1 mm, eg on a glass plate.
  • this conductor at regular intervals, for example 1 mm, light-emitting diode crystals with the same color, for example 0.2 mm, are applied intensively with electrical contact, for example in a thermocompression process. At right angles to the Already laid conductors are then applied to all light-emitting diode crystals with the same electrical contact.
  • the mechanical fixing on the carrier glass plate can be done with a transparent, non-conductive epoxy resin recognizable supply lines from Both sides of the carrier plate are sufficiently transparent and have little light scatter loss.
  • the carrier glass plates are arranged, for example, one behind the other, for example in air, and so form within the holder, electrical connections and the like. required hand area the image display room. Then those picture elements from light sources lie on a plate lying further back, spatially further back than picture elements on plates lying in front.
  • This spatial image display in the luminous color of the light-emitting diodes used can be recognized and used directly and without optical aids. Light-emitting diodes located further back in the image display room can be partially covered by the light-emitting diode crystals in front of them.
  • Figure 1.1 shows the construction structure in principle.
  • the electrical voltage required for lighting is applied to those two feed lines, for example a3 and b2, which run perpendicular to one another and at the intersection of which the light-emitting diode to be excited, in this case L23, is located.
  • the excitation of the light emitting diodes can take place, for example, line by line with successive activation of all light emitting diodes in a line and synchronously on all carrier plates T.
  • Figure 1.2 shows the construction transverse to Figure 1.1 in section. - The electrical connections at the edges of the plate are not shown.
  • the image display room can be formed, for example, by successively arranged in air, sufficiently transparent except for the light-emitting diode crystals and the fine leads, on which each individual light source is composed of three closely spaced light-emitting diodes of the colors red, green and blue is.
  • This enables image reproduction in all colors.
  • the placement of the light-emitting diodes, which are electrically insulated from one another, and their feed lines on the carrier plate T can be carried out in accordance with the specifications for this in exemplary embodiment no. eg as indicated in Figure 2.1.
  • the light-emitting diodes are excited independently of one another, which requires more leads that are electrically insulated from one another than in the construction with single-color light-emitting diodes.
  • the light-emitting diodes marked as squares are operated via the feed lines an and bm, the light-emitting diodes marked as circles are operated via the feed lines an1 and bm and the light-emitting diodes marked as triangles are operated via the feed lines an and bm1; n is the run number for the vertical and m the run number for the horizontal supply line, at the crossing point of which the LED to be excited is located.
  • n is the run number for the vertical and m the run number for the horizontal supply line, at the crossing point of which the LED to be excited is located.
  • the supply lines are to be electrically insulated from one another at their crossing points without a light-emitting diode.
  • Figure 2.2 shows the construction structure transverse to Figure 2.1 in section. The electrical connections at the plate edges are not shown.
  • the image display room is constructed in accordance with the procedure described for light-emitting diodes in exemplary embodiment no. 1, the following differences relating to the light sources: mm 2 area and a thickness at least less than the desired distance of the carrier plates, electrically insulated from each other between the electrical Supply lines arranged.
  • mm 2 area On their top and bottom, parallel to the plate surface, they are provided, for example, with transparent electrodes, for example InO 2 .
  • the liquid crystal wafers are illuminated from outside the image display room in such a way that the viewer looking into the image display room does not perceive this light directly, but only the scattered light from the liquid crystals which are under voltage.
  • the two-dimensional light source grid is designed according to the invention with sufficient transparency and little light scattering loss, apart from the supply lines which are only weakly recognizable from close proximity from both sides of the carrier plate.
  • Figure 3 .1 shows the construction structure of a carrier plate in principle.
  • the liquid crystal wafers can be switched individually as indicated in FIG. 1.1 for light-emitting diodes explained in exemplary embodiment 1.
  • the light-scattering liquid crystal wafers are the light sources from which picture elements are created in different planes of the picture display room.
  • the liquid crystal chip F34 on the carrier plate T is converted into the light-scattering state by applying the required voltage to d3 and c4.
  • Figure 3.2 shows the construction structure transverse to Figure 3.1 in section.
  • the light source illuminating the liquid crystals, approximately obliquely from the front on the side, as well as the electrical connections on the edges of the plate are not shown.
  • Example 4 shows the construction structure of a carrier plate in principle.
  • the image display space is e.g. produced by successively arranged in glass carrier glass plates, which are designed in the following way: On one side of the carrier glass plate, a light-emitting diode grid according to exemplary embodiment No. 1 or from light-emitting diodes of three colors according to exemplary embodiment No. 2 is applied, in such a way that the light-emitting side of the LEDs pointing towards the glass pane. On the other side of the carrier glass plate, a scattered area grid of liquid crystal wafers according to embodiment no. 3 is applied in such a way that each light emitting diode or triplet of light emitting diodes can illuminate a liquid crystal wafer well. This can e.g.
  • each light-emitting diode or light-emitting diode triplet is exactly opposite one liquid crystal plate.
  • the scattering of the light from the light-emitting diode (s) in the relatively large area of the liquid crystal means that light sources further back in the image display room cannot be completely covered by light-emitting diode crystals in front of it, as is to a small extent in the example 1 described device is the case.
  • Figure 4.1 shows the construction in principle and for individual light emitting diodes.
  • the control of the light sources for lighting is carried out in accordance with the procedure described in exemplary embodiments No. 1 for light-emitting diodes and No. 3 for liquid crystal wafers.
  • the designation of the electrical supply lines is analogous to the designations in FIGS. 1.1 for the light diodes and 3.1 for the liquid crystal wafers; a and c feed lines and b and d feed lines lie one above the other in FIG. 4.1.
  • the control can take place, for example, synchronously for mutually opposite light-emitting diodes and liquid crystal wafers, the lighting of the liquid crystal wafers, unlike in exemplary embodiment No. 3, being carried out by the opposite light-emitting diode.
  • Figure 4.2 shows the construction structure transverse to Figure 4.1 in section. - The electrical connections at the edges of the carrier plate, as well as the lighting from outside if necessary, are not shown.
  • This embodiment deals with a variation of embodiment # 4.
  • the image reproduction space is generated, for example, by carrier glass plates arranged one behind the other in air, which are designed as follows: On one side of the carrier glass plate, a grid of light-emitting diodes of the three colors red, green and blue is applied in the manner as this is described in exemplary embodiment No. 1 for light-emitting diodes of one color, but here so that the light-emitting side of the light-emitting diodes faces the glass pane, and so that the light-emitting diodes are arranged in groups of three made of crystals of the three light colors, for example, as regularly as this Figure 5.1 shows: there are two lines with different light diodes, the take turns following each other. One line contains, for example at regular intervals of 1 mm, alternately light emitting diodes of two light colors, the other line alternately a light diode of the third light color and a vacant space.
  • a scattered surface grid of liquid crystal wafers according to embodiment no. 3 is applied, and in layers so that each liquid crystal plate can then be illuminated from three of its corner points by diodes of the three colors.
  • the electrical control takes into account three adjacent light-emitting diodes for illuminating a liquid crystal wafer on or under two adjacent horizontal supply lines and on or under two adjacent vertical supply lines.
  • Figure 5.1 shows a construction structure in principle. It should be illustrated using the example of two light sources lying side by side: The liquid crystal plate in the upper left corner is set to the light-scattering state by applying an operating voltage between d and d1.
  • the light-emitting diodes firstly by the light-emitting diode identified by a square, which can be operated via the feed lines a1 and b1, further by the light-emitting diode identified by a circle, which can be operated via the feed lines a11 and b1, and furthermore by the light-emitting diode identified by a triangle, which can be operated via the leads a1 and -b11.
  • the liquid crystal plate to the right which can be switched to the light-scattering state by the leads c2 and d1, is illuminated by the following light emitting diodes: one by a circle Marked light-emitting diode, which can be operated via the leads a11 and b1 and which can also illuminate the liquid crystal plate to the left (!), as well as by the light-emitting diode marked with a square with the leads a2 and b1, and the light-emitting diode marked with a triangle with the leads a2 and b11.
  • the electrical supply lines were identified in analogy to the designations in FIG. 2.1 for the light-emitting diodes and in FIG. 3.1 for the liquid crystal panels.
  • each liquid crystal plate is illuminated by three differently colored light-emitting diodes from its corners, and each light-emitting diode is used to illuminate the four liquid crystal plates surrounding it; this also means that each liquid crystal wafer is irradiated with only about a quarter of the light intensity of the light-emitting diode.
  • Figure 5.2 shows the construction structure transverse to Figure 5.1 in section. The electrical connections at the edges of the carrier plate are not shown.
  • the primary aim is to provide a spatial image for program-controlled design drawings or for geographic representations.

Abstract

Device for three-dimensional reproduction of moving pictures which are electronically controlled and can be viewed directly in a replay room without any optical accessories. The light points necessary for production of the image are produced by stationary hybrid elements and their supply leads, at short distances from one another and in a translucent environment. Figures 4.1 and 4.2 show an embodiment comprising light diodes (L) in combination with light-scattering liquid crystal plates (F) which are applied in the manner of a matrix with their supply leads (a, b, c, d) on a translucent support (T). The arrangement of surface-type picture element carriers one behind the other provides a three-dimensional picture, whereby the picture information of a particular depth region is reproduced on the corresponding support. The use of the third dimension, furthermore, is also of advantage in programme-controlled design drawing or in geographical representations.

Description

Beschreibungdescription
Vorrichtung zur räumlichen Wiedergabe beweglicher BilderDevice for the spatial reproduction of moving images
Die Erfindung fällt in das technische Gebiet der elektronisch gesteuerten Bildwiedergabe auf Monitoren. Sie betrifft die räumliche Wiedergabe bildlicher Informationen wie Text, Grafik, Film.The invention falls within the technical field of electronically controlled image display on monitors. It concerns the spatial reproduction of pictorial information such as text, graphics, film.
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.A number of methods and devices are currently known for the spatial representation of images: two or more two-dimensional images of the object in different colors, in differently polarized light or alternately one after the other are fed separately to the eyes of the viewer provided with optical aids, thereby creating a spatial impression. Approaches based on the holographic method generate a more complete spatial still image that can be viewed from all sides by suitably illuminating an interference pattern obtained with laser light. In the arrangements known hitherto with red dot scanners made of light-emitting diodes, since they are, according to the application, flat display devices, the design features mentioned further below not significantly affected, if at all: DE-OS 2448637 describes a sheet-like, highly flexible electroluminescent display panel in one exemplary embodiment. DE - OS 2739158 describes a flat screen data display device in which a red dot matrix with vapor-deposited line grid and illuminated elements in hybrid technology serves as the illumination source behind a template with characters. In both cases, the essential feature "sufficient light transmission of the surroundings of the light source", if at all, is not in the. required consistency detected, which is essential for the light transmission of the image display room. DE-OS 2856035 describes an arrangement for optically displaying curves and surfaces in three-dimensional space, in which self-illuminating or light-scattering light points are produced in a volume in the intersection of at least two light rays in a special material, which can represent curves or surfaces in their entirety . In contrast to this arrangement, the device specified in the main claim does not require any light rays for generating the light sources and no material filling the image reproduction space which becomes self-illuminating or light-scattering when irradiated, but rather electrically controllable light sources which are not contained in the arrangement mentioned in DE-OS 2856035 .
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.The invention has for its object to show a direct spatial and thus closer to reality image display device. This object is achieved with the features specified in the characterizing part of the main claim. In one box-shaped image display device, a standing or moving spatial image, which can be viewed directly and without optical aids, is generated electronically controlled. In this way, concrete statements are made about relative differences in distance between the individual picture elements, for example objects in the foreground or in the background, since these are reproduced in the device at the front or further back. According to the features described in the main claim, the spatial image information is built up by stationary, individual light sources within an image reproduction space to which electrical voltage is applied. As light sources, for example in accordance with claims 2 and 3 light-emitting diodes or in accordance with claim 4 liquid crystals acting as light-scattering element or in accordance with claim 5 a combination of both can be used.
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.The main thing is to construct these light sources, which require electrical leads for their functioning within the image display room, in such a way that there is only a minimum of light absorption and light scattering and that the detection of deeper-lying image information is still sufficiently possible. Since the operation of such light sources with low electrical power is possible, very small dimensions of the power supply lines are sufficient, which can be designed as light-absorbing and light-scattering in this way and also depending on the electronics used for operation. The achievable frame rate essentially depends on the rise and decay times of the optical components light-emitting diode and liquid crystal used. Several exemplary embodiments with, for example, carrier plates arranged one behind the other - other arrangements are possible - are shown supplemented by drawings. The best way to practice the invention is currently considered to be the embodiment described in Example No. 4-.
Ausführungsbeispiel Nr. 1Embodiment 1
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.According to claim 2 and claim 8, the image display room can be constructed, for example, in the following way: As for the construction of a grating, conductors, for example low-reflection gold wires with a diameter of less than 0.05 mm, are first parallel on a transparent support at a distance of, for example, 1 mm, eg on a glass plate. "At this conductor, at regular intervals, for example 1 mm, light-emitting diode crystals with the same color, for example 0.2 mm, are applied intensively with electrical contact, for example in a thermocompression process. At right angles to the Already laid conductors are then applied to all light-emitting diode crystals with the same electrical contact. The mechanical fixing on the carrier glass plate can be done with a transparent, non-conductive epoxy resin recognizable supply lines from Both sides of the carrier plate are sufficiently transparent and have little light scatter loss. The carrier glass plates are arranged, for example, one behind the other, for example in air, and so form within the holder, electrical connections and the like. required hand area the image display room. Then those picture elements from light sources lie on a plate lying further back, spatially further back than picture elements on plates lying in front. This spatial image display in the luminous color of the light-emitting diodes used can be recognized and used directly and without optical aids. Light-emitting diodes located further back in the image display room can be partially covered by the light-emitting diode crystals in front of them. This disadvantage no longer occurs in embodiment number 4. Figure 1.1 shows the construction structure in principle. The electrical voltage required for lighting is applied to those two feed lines, for example a3 and b2, which run perpendicular to one another and at the intersection of which the light-emitting diode to be excited, in this case L23, is located. The excitation of the light emitting diodes can take place, for example, line by line with successive activation of all light emitting diodes in a line and synchronously on all carrier plates T. - Figure 1.2 shows the construction transverse to Figure 1.1 in section. - The electrical connections at the edges of the plate are not shown.
Ausführungsbeispiel Nr. 2Embodiment No. 2
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.According to claim 3 and claim 8, the image display room can be formed, for example, by successively arranged in air, sufficiently transparent except for the light-emitting diode crystals and the fine leads, on which each individual light source is composed of three closely spaced light-emitting diodes of the colors red, green and blue is. This enables image reproduction in all colors. The placement of the light-emitting diodes, which are electrically insulated from one another, and their feed lines on the carrier plate T can be carried out in accordance with the specifications for this in exemplary embodiment no. eg as indicated in Figure 2.1. The light-emitting diodes are excited independently of one another, which requires more leads that are electrically insulated from one another than in the construction with single-color light-emitting diodes. The light-emitting diodes marked as squares are operated via the feed lines an and bm, the light-emitting diodes marked as circles are operated via the feed lines an1 and bm and the light-emitting diodes marked as triangles are operated via the feed lines an and bm1; n is the run number for the vertical and m the run number for the horizontal supply line, at the crossing point of which the LED to be excited is located. In the general case of independent control of all three color components, a chronological order in the excitation of the three light-emitting diodes must be observed. The supply lines are to be electrically insulated from one another at their crossing points without a light-emitting diode. Figure 2.2 shows the construction structure transverse to Figure 2.1 in section. The electrical connections at the plate edges are not shown.
Ausführungsbeispiel Nr. 3Embodiment 3
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. 4According to claim 4 and claim 8, the image display room is constructed in accordance with the procedure described for light-emitting diodes in exemplary embodiment no. 1, the following differences relating to the light sources: mm 2 area and a thickness at least less than the desired distance of the carrier plates, electrically insulated from each other between the electrical Supply lines arranged. On their top and bottom, parallel to the plate surface, they are provided, for example, with transparent electrodes, for example InO 2 . The liquid crystal wafers are illuminated from outside the image display room in such a way that the viewer looking into the image display room does not perceive this light directly, but only the scattered light from the liquid crystals which are under voltage. The two-dimensional light source grid is designed according to the invention with sufficient transparency and little light scattering loss, apart from the supply lines which are only weakly recognizable from close proximity from both sides of the carrier plate. Figure 3 .1 shows the construction structure of a carrier plate in principle. The liquid crystal wafers can be switched individually as indicated in FIG. 1.1 for light-emitting diodes explained in exemplary embodiment 1. The light-scattering liquid crystal wafers are the light sources from which picture elements are created in different planes of the picture display room. For example, the liquid crystal chip F34 on the carrier plate T is converted into the light-scattering state by applying the required voltage to d3 and c4. - Figure 3.2 shows the construction structure transverse to Figure 3.1 in section. - The light source illuminating the liquid crystals, approximately obliquely from the front on the side, as well as the electrical connections on the edges of the plate are not shown. Example 4
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.According to claim 5 and claim 8, the image display space is e.g. produced by successively arranged in glass carrier glass plates, which are designed in the following way: On one side of the carrier glass plate, a light-emitting diode grid according to exemplary embodiment No. 1 or from light-emitting diodes of three colors according to exemplary embodiment No. 2 is applied, in such a way that the light-emitting side of the LEDs pointing towards the glass pane. On the other side of the carrier glass plate, a scattered area grid of liquid crystal wafers according to embodiment no. 3 is applied in such a way that each light emitting diode or triplet of light emitting diodes can illuminate a liquid crystal wafer well. This can e.g. happen in such a way that each light-emitting diode or light-emitting diode triplet is exactly opposite one liquid crystal plate. The scattering of the light from the light-emitting diode (s) in the relatively large area of the liquid crystal means that light sources further back in the image display room cannot be completely covered by light-emitting diode crystals in front of it, as is to a small extent in the example 1 described device is the case.
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 Leucht dioden 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.Figure 4.1 shows the construction in principle and for individual light emitting diodes. The control of the light sources for lighting is carried out in accordance with the procedure described in exemplary embodiments No. 1 for light-emitting diodes and No. 3 for liquid crystal wafers. The designation of the electrical supply lines is analogous to the designations in FIGS. 1.1 for the light diodes and 3.1 for the liquid crystal wafers; a and c feed lines and b and d feed lines lie one above the other in FIG. 4.1. The control can take place, for example, synchronously for mutually opposite light-emitting diodes and liquid crystal wafers, the lighting of the liquid crystal wafers, unlike in exemplary embodiment No. 3, being carried out by the opposite light-emitting diode. Instead of one light-emitting diode for each light source, three light-emitting diodes corresponding to embodiment no. 2 or a combination of light-emitting diodes and external light can also be used. Figure 4.2 shows the construction structure transverse to Figure 4.1 in section. - The electrical connections at the edges of the carrier plate, as well as the lighting from outside if necessary, are not shown.
Ausführungsbeispiel Nr. 5Embodiment 5
Dieses Ausführungsbeispiel behandelt eine Variation des Ausführungsbeispiels Nr. 4.This embodiment deals with a variation of embodiment # 4.
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.According to claim 5 and claim 8, the image reproduction space is generated, for example, by carrier glass plates arranged one behind the other in air, which are designed as follows: On one side of the carrier glass plate, a grid of light-emitting diodes of the three colors red, green and blue is applied in the manner as this is described in exemplary embodiment No. 1 for light-emitting diodes of one color, but here so that the light-emitting side of the light-emitting diodes faces the glass pane, and so that the light-emitting diodes are arranged in groups of three made of crystals of the three light colors, for example, as regularly as this Figure 5.1 shows: there are two lines with different light diodes, the take turns following each other. One line contains, for example at regular intervals of 1 mm, alternately light emitting diodes of two light colors, the other line alternately a light diode of the third light color and a vacant space.
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.On the other side of the carrier glass plate, a scattered surface grid of liquid crystal wafers according to embodiment no. 3 is applied, and in layers so that each liquid crystal plate can then be illuminated from three of its corner points by diodes of the three colors. The electrical control takes into account three adjacent light-emitting diodes for illuminating a liquid crystal wafer on or under two adjacent horizontal supply lines and on or under two adjacent vertical supply lines. Figure 5.1 shows a construction structure in principle. It should be illustrated using the example of two light sources lying side by side: The liquid crystal plate in the upper left corner is set to the light-scattering state by applying an operating voltage between d and d1. It is illuminated by the following light-emitting diodes: firstly by the light-emitting diode identified by a square, which can be operated via the feed lines a1 and b1, further by the light-emitting diode identified by a circle, which can be operated via the feed lines a11 and b1, and furthermore by the light-emitting diode identified by a triangle, which can be operated via the leads a1 and -b11. - The liquid crystal plate to the right, which can be switched to the light-scattering state by the leads c2 and d1, is illuminated by the following light emitting diodes: one by a circle Marked light-emitting diode, which can be operated via the leads a11 and b1 and which can also illuminate the liquid crystal plate to the left (!), as well as by the light-emitting diode marked with a square with the leads a2 and b1, and the light-emitting diode marked with a triangle with the leads a2 and b11. The electrical supply lines were identified in analogy to the designations in FIG. 2.1 for the light-emitting diodes and in FIG. 3.1 for the liquid crystal panels. In Figure 5.1, the electrical leads to the light-emitting diodes are only indicated at the edge; they run regularly in the horizontal and vertical gaps between the liquid crystals. Thus, each liquid crystal plate is illuminated by three differently colored light-emitting diodes from its corners, and each light-emitting diode is used to illuminate the four liquid crystal plates surrounding it; this also means that each liquid crystal wafer is irradiated with only about a quarter of the light intensity of the light-emitting diode.
Figur 5.2 zeigt den Konstruktionsaufbau quer zu Figur 5.1 im Schnitt. Die elektrischen Anschlüsse an den Rändern der Trägerplatte sind nicht eingezeichnet.Figure 5.2 shows the construction structure transverse to Figure 5.1 in section. The electrical connections at the edges of the carrier plate are not shown.
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.In today's highly application-oriented field of graphic reproduction on television monitors, the expansion into the third dimension, which can be perceived here without further optical aids, should always be interesting if the use of the information content based on the spatiality is essential, be it in accordance with reality or artistically alienated.
Die Bereitstellung eines räumlichen Bildes für programmgesteuertes Konstruktionszeichnen oder für geografisehe Darstellungen wird primär angestrebt. The primary aim is to provide a spatial image for program-controlled design drawings or for geographic representations.

Claims

Ansprüche Expectations
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.1. A device for spatial reproduction of moving images, characterized in that a spatial, moving image is generated in an image reproduction room by stationary, individual light sources located there, to which electrical voltage is applied, which can be viewed without optical aids.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen als einzelne lichtaussendende Leuehtdioden in zur Erkennung des Bildes ausreichend durchsichtiger Umgebung ausgebildet sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the light sources are designed as individual light-emitting light-emitting diodes in a sufficiently transparent environment for recognizing the image.
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.3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the light sources are designed as combined light-emitting diodes in a group in a sufficiently transparent environment for recognizing the image.
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. 4. The device according to claim 1, characterized in that the light sources are designed as individual transparent, light-scattering liquid crystals in a sufficiently transparent environment for recognizing the image.
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.5. The device according to claim 1, characterized in that the light sources are designed as a combination of light-emitting light-emitting diodes according to claim 2 or according to claim 3 and of light-scattering liquid crystals according to claim 4.
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.6. The device according to claim 1, characterized in that the light sources are in or on layers sufficiently transparent to recognize the image, which are arranged in a sufficiently transparent environment to recognize the image.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten nebeneinander angeordnet sind.7. The device according to claim 1, characterized in that the layers are arranged side by side.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten vom Betrachter des Bildes aus gesehen hintereinander angeordnet sind. 8. The device according to claim 7, characterized in that the layers are arranged one behind the other as viewed from the viewer of the image.
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