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Die Erfindung betrifft ein Bildanzeige- und Bildaufnahmegerät mit einem
Sichtschirm mit steuerbarer Transmissivität, der im Anzeigebetrieb streut und im
Aufnahmebetrieb transmissiv ist, wobei das Gerät außerdem eine
Bildprojektionsanordnung (12) hinter dem Schirm (21) zum Erzeugen von Signallicht
mit Information eines Bildes und zum Ausgeben des Signallichts nach einer Rückfiäche
des Schirm zum Anzeigen des Bildes am Schirm und eine Bildaufnahmeanordnung (36,
37) zwischen dem Schirm zum Bildaufnehmen durch den Schirm eines vor dem Schirm
befindlichen Gegenstands (14) enthält, wobei die Bildprojektionsanordnung (12) und die
Aufnahmeanordnung der Rückfiäche des Schirms direkt zugewandt sind.
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Ein derartiges Gerät kann in einem sog. Videofon oder für
Videoversammlungen verwendet werden und ist beispielsweise aus der deutschen
Patentveröffentlichung Nr. DE-A-3623029 bekannt.
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In Fig. 6 enthält das herkömmliche Bildanzeige- und Bildaufnahmegerät
einen Bildprojektionsabschnitt 12 und einen Bildaufnahmeabschnitt 13, die beide
hinter einem Schirm 11 angeordnet sind. Wenn einem Zuschauer 14 ein Bild vorgeführt
wird, befindet sich der Schirm 11 in einem Lichtstreuungszustand
(Verwischungszustand), so daß ein Bild aus dem Abschnitt 12 beim Projizieren auf die
Rückseite des Schirms 11 sichtbar wird. Wenn ein Bild des Zuschauers 14
aufgenommen werden muß, tritt der Schirm 11 in einen Lichttransmissionszustand, so
daß Licht vom Gegenstand 14 den Bildaufnahmeabschnitt 13 erreichen kann.
Bei Verwendung eines derartigen Geräts in einem Videofon ist es
möglich, Blickkontakt zwischen dem Zuschauer 14 und einem anderen Zuschauer über
eine Telefonleitung herzustellen.
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Das herkömmliche Bildanzeige- und Bildaufnahmegerät hat den Nachteil,
sogar wenn sich der Schirm 11 im Lichttransmissionszustand befindet, daß Signallicht
aus dem Abschnitt 12 nicht vom Schirm 11 voll übertragen wird, sondern daß ein Teil
dieses Lichts von der Rückfläche des Schirms zurückgeworfen wird und den
Bildaufnahmeabschnitt 13 erreichen kann, wie mit den zwei strichpunktierten Linien in
Fig. 6 angegeben ist. Dieses reflektierte Licht stört das Licht vom Gegenstand 14 und
fällt durch den Schirm 11, so daß eine Störung in Form eines Flecks 16 im Bild 15
erscheint, das der Bildaufnahmeabschnitt 13 aufnimmt und wird an der Seite des
anderen Benutzers angezeigt, wie in Fig. 7 dargestellt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diesen Nachteil zu beseitigen
und ein besseres Bildanzeige- und Bildaufnahmegerät zu schaffen.
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Das erfindungsgemaße Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß zum
Verhindern, das Signallicht die Anzeigeanordnung durch Reflexion am Schirm im
Aufnahmebetrieb erreicht, eine einzige Blende im Weg des Anzeigelichts hinter dem
Schirm und außerhalb des Weges des vom Gegenstand ankommenden und von der
Aufnahmeanordnung aufgenommenen Lichts angeordnet ist.
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Es sei bemerkt, daß die Verwendung von Lichtblenden in einem
kombinierten Bildanzeige- und Bildaufnahmegerät aus "Patent Abstracts of Japan, Vol
14, Nr.70, (E-886) und JP-A-1-288082 bekannt ist. Im bekannten Gerät werden jedoch
zwei derartiger Blenden verwendet, damit verhindert wird, daß im Aufnahmebetrieb der
Zuschauer die Aufnahmeanordnung zu Gesicht bekommt. Die bekannte Anordnung
enthält keinen steuerbaren Sichtschirm und ihr Lichtwirkungsgrad ist niedriger als der
des erfindungsgemaßen Geräts.
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Die Bildprojektionsanordnung kann eine herkömmliche Anordnung mit
einer Lichtquelle, einem transmissionsartigen Anzeigefeld und einer Projektionslinse
sein, wie in "Patent Abstracts of Japan, Vol 13, Nr.164, (E-745) und JP-A-63-316980
dargestellt ist. Letztgenanntes Dokument beschreibt außerdem, daß neben dem
Bildanzeigefeld ein sog. Abblendfeld im Weg des Lichts vom Bildanzeigefeld zum
Abbienden des Lichts mit einer spezifischen Polarisationsrichtung angeordnet werden
kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung mit der Grundstruktur des
erfindungsgemaßen Bildanzeige- und Bildaufnahmegeräts,
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Fig. 2 ein ertindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,
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Fig. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch Teile des Schirms und der
Blende des Ausführungsbeispiels,
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Fig. 4 ein Blockschaltbild mit der Struktur der Steuerschaltung des
Ausführungsbeispiels,
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Fig. 5 ein Zeitablaufplan mit dem Betrieb des Ausführungsbeispiels,
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Fig. 6 eine schematische Veranschaulichung mit einem Beispiel eines
herkömmlichen Bildanzeige- und Bildaufnahmegeräts,
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Fig. 7 eine Ansicht des Schirms eines herkömmlichen Geräts, auf dem ein
Bild des Objekts angezeigt ist.
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In Fig. list eine Basisanordnung eines erfindungsgemaßen Bildanzeige
und Bildaufnahmegeräts 20 dargestellt. Ähnlich zu dem herkömmlichen Gerät 10 nach
Fig. 6 enthält das Gerät 20 einen Schirm 21 mit einer Steuerung von einem Steuerkreis
(nicht dargestellt) um es in einen Lichttransmissionszustand oder in einen
Lichtstreuungszustand (Verwischungszustand) zu bringen, eine Bildprojektionsanordnung
12 und eine Bildaufnahmeanordnung 13, die beide hinter dem Schirm angeordnet sind.
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Außerdem ist erfindungsgemäß eine Blende 22 zum Abblocken eines Signallichts aus
der Bildprojektionsanordnung 12 im Lichtweg zwischen der Bildprojektionsanordnung
und dem Schirm 21 angeordnet.
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Wenn die Anordnung ein Bild anzeigen soll, befindet sich die Blende 22
im Lichttransmissionszustand, während der Schirm 21 sich im Lichtstreuungszustand
befindet. Da das von der Bildprojektionsanordnung 12 ausgestrahlte Licht mit
Bildinformation die Rückseite des Schirms 21 erreicht, formt sich ein Bild auf der
Vorderseite des Schirms, so daß ein Zuschauer 14 vor dem Schirm das angezeigte Bild
sehen kann.
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Wenn eine Versuchsperson 14 aufgenommen werden muß, wird die
Blende 22 in den Lichtabblockzustand gebracht, während der Schirm 21 in den
Lichttransmissionszustand gebracht wird. Unter dieser Bedingung fallt ein optisches Bild
der Versuchsperson 14, die sich vor dem Schirm 21 befindet, den Schirm 21, erreicht
die Bildaufnahmeanordnung 13 und wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Da das
Licht aus der Bildprojektionsanordnung 12 von der Blende 22 abgeblockt wird, kann es
den Schirm 21 nicht erreichen, so daß das aufgenommene optische Bild der
Versuchsperson gar nicht gestört oder unterbrochen wird.
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Ein Ausführungsbeispiel des Bildanzeige- und Bildaufnahmegeräts 20 wird
anhand der Fig. 2 bis 5 beschrieben.
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In Fig. 2 enthält eine Bildprojektionsanordnung 12 eine Lichtquelle 31,
wie z.B. eine Metalihalidlampe, eine Halogenlampe oder etwas dergleiches, eine
Kollimatorlinse 32 zum Umwandeln der streuenden Quellenstrahlung in ein paralleles
Bündel, und einen Spiegel 33 zum Reflektieren des Lichts aus der Lichtquelle 31 auf die
Kollimatorlinse. Außerdem enthält die Bildprojektionsanordnung 12 ein Anzeigeelement
34 beispielsweise von einem (1) Zoll (25,4 mm) vom Transmissionstyp, auf das die
Lichtstrahlen aus der Kollimatorlinse 32 einfallen und das von einer noch zu
beschreibenden Anzeigesteuerschaltung anschließend gesteuert wird, und eine
Projektionslinse 35 zur Formung eines vergrößerten &ldes des Anzeigeelements auf die
Rückfläche des Schirmes 21 unter einem fokussierten Zustand. Das Element 34 kann ein
Farbflüssigkristallanzeigeelement vom bekannten Typ mit einer Vielzahl von mit
Elektroden gesteuerten Bildelementen sein, wobei die Elektroden von TFT zum Beispiel
gesteuert werden. Eine Flüssigkristallblende 22, die zwischen einem
Lichtübertragungszustand und einem Lichtabsperrzustand unter der Steuerung einer
(nicht dargestellten) Spannung geschaltet werden kann, ist zwischen dem
Anzeigeelement 34 und der Projektionslmse 35 der Bildprojektionsanordnung 12
angeordnet. Außerdem ist ein Schirm 21 vorgesehen, der ein Flüssigkristallfeld
enthalten kann und zwischen einem Lichtübertragungszustand und einem
Lichtstreuzustand entsprechend einer nicht dargestellten Steuerspannung geschaltet
werden kann.
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Eine Bildaufnahmeanordnung 13 enthält einen Bildsensor 36, wie z.B.
CCD oder dgl., und eine Kameralinse 37 zur Formung eines optischen Bildes eines
Gegenstands 14 auf dem Bildsensor durch den Schirm 21 hindurch. Die
Bildprojektionsanordnung 12 ist derart angeordnet, daß ihre optische Achse im wesentlichen
senkrecht zum Schirm 21 verläuft, und die Bildaufnahmeanordnung 13 ist derart
angeordnet, daß ihre optische Achse sich der optischen Achse der
Bildprojektionsanordnung möglichst annähert und sich im allgemeinen parallel zur letztgenannten
optischen Achse erstreckt.
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Sowohl die Flüssigkristallblende 22 als auch der Schirm 21 können
beispielsweise entsprechend Fig. 3 zusammengesetzt sein.
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In Fig. 3 werden mit den Bezugsziffern 41 und 42 transparente Platten
wie zum Beispiel aus Glas oder dgl. bezeichnet, die parallel zueinander angeordnet sind.
Transparente Elektroden 43 und 44, wie ITO oder dgl., werden auf Innenflächen der
betreffenden Platten 41 und 42 im wesentlichen auf ihren ganzen Oberflächen
angebracht. Weiter wird eine Anzahl Transparentkunstharzkapseln 46, in dem der
Flüssigkristall 45 angeordnet ist, zwischen den Elektroden 43 und 44 angeordnet, wobei
die Spalte zwischen den Kapseln mit Bindemittel ausgefüllt werden. Diese
Flüssigkristallanordnung nach oben beschriebener Ausführung wird in den
Lichtübertragungszustand umgeschaltet, wenn zwischen den Elektroden 43 und 44 eine Spannung
angelegt wird, während die Flüssigkristallanordnung in den Lichtabblockzustand oder
Lichtstreuzustand gebracht wird (d.h. in den Verwischungszustand), wenn die Spannung
im wesentlichen auf Null gebracht wird. Die Schaltgeschwindigkeit der
Flüssigkristallanordnung ist also hoch.
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In Fig. 4 ist eine Anordnung einer Steuerschaltung für das
Bildanzeigeund Bildaufnahmegerät 20 dargestellt. In Der Figur wird mit der Bezugsziffer 50 ein
Mikroprozessor bezeichnet, der die Steuerung der verschniedenen Abschnitte dieses
Geräts auf der Basis eines in einem Speicher 51 gesteuerten Steuerprogramms
durchführt. Der Speicher 51 ist ebenfalls mit Speicherfelder zum Speichern mehrerer im
Gerät erforderlicher Daten oder dgl. versehen. Die Bezugsziffer 52 bezeichnet eine
Kommunikationssteuerschaltung, die einerseits beispielsweise ein Bildsignal empfangt,
das von einer Fernsprechleitung oder dgl. anzuzeigen ist, und andererseits sendet sie ein
aufgenommenes Bildsignal auf der Fernsprechleitung aus. Die
Kommunikationssteuerschaltung ist mit dem Mikroprozessor 50 verbunden. Die
Bezugsziffer 53 bezeichnet einen Betriebsabschnitt des Geräts. Ein Benutzer bedient
Schalter oder dgl. im Betriebsabschnitt zum Erzeugen eines Befehis zum Aufnehmen
des Gegenstands oder weitere Befehle. Die Bezugsziffer 54 bezeichnet eine
Anzeigesteuerschaltung zur Formung eines Bildes auf der Basis des empfangenen
Bildsignals auf das Flüssigkristallanzeigeelement 34 unter der Steuerung des
Mikroprozessors 50. Außerdem ist eine Schirmsteuerschaltung 55 vorgesehen, die vom
Mikroprozessor 50 gesteuert wird und den Schirm 21 steuert. Die Steuerschaltung
liefert eine Spannung zwischen den Elektroden 43 und 44 des Schirms 21 zu
vorgegebenen Zeitintervallen unter der Steuerung des Mikroprozessors 50, wobei der
Schirm in den Lichtstreuzustand oder in den Lichtübertragungszustand gebracht wird.
Ebenfalls liefert eine Blendensteuerschaltung 56 eine Spannung zwischen den Elektroden
43 und 44 der Blende 22 zu vorgegebenen Zeitintervallen unter der Steuerung des
Mikroprozessors 50, wobei die Blende in den Lichtübertragungszustand oder in den
Lichtabblockzustand gebracht wird. Außerdem steuert eine Bildsensorsteuer- und
Antriebsschaltung 57 den Bildsensor 36 entsprechend dem Befehl des Mikroprozessors
50 und sendet infolgedessen ein vom Bildsensor ausgegebenes Bildsignal zum
Mikroprozessor 50. Der Betrieb des Geräts 20 wird jetzt nachstehend anhand des
Zeitablaufdiagramms nach Fig. 5 beschrieben.
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Es wird davon ausgegangen, daß im Anfangszustand zwischen den
Elektroden 43 und 44 des Schirms 21 bzw. der Blende 22 vorliegt, daß der Schirm und
die Blende sich im Lichtstreuzustand bzw. im Lichtabblockzustand befinden. Also sind
V&sub2;&sub1; und V&sub2;&sub2; in Fig. Sd und Sb im Anfangszustand gleich Null. Wenn ein Benutzer zum
Zeitpunkt t&sub1; einen Schalter am Betriebsabschnitt 53 zum Wählen der Anzeige bet:tigt,
nimmt der Prozessor 50 ein in der Kommunikationssteuerschaltung 52 empfangenes
Bildsignal auf und liefert das Bildsignal zur Anzeigesteuerschaltung 54 zur Formung
eines Bildes am Anzeigeelement 34. Siehe V&sub3;&sub4; in Fig. 5a. Gleichzeitig dazu steuert der
Mikroprozessor 50 die Blendensteuerschaltung 56 zum Anlegen einer Spannung V&sub2;&sub2;
beispielsweise von 50 V, zwischen den Elektroden 43 und 44 der Blende 22, wobei die
Blende in den Lichtübertragungszustand gebracht wird. Also fallt das Lichtsignal aus
dem Anzeigeelement 34 durch die Blende 22 und erreicht den Schirm 21 (der sich noch
im Lichtstreuzustand befindet), so daß das Bild angezeigt wird. Nach einem
Zeitintervall T&sub1; beispielsweise von etwa 20 ms hält der Mikroprozessor 50 den Betrieb
der Anzeigesteuerschaltung 54 an und steuert die Blendensteuerschaltung 56 zum
Umschalten der Blende 22 in den Lichtsperrzustand; V&sub2;&sub2; ist gleich Null. Gleichzeitig
führt der Mikroprozessor 50 eine Spannung (V&sub2;&sub1; in Fig. Sd) beispielsweise von 100 V.
zwischen den Elektroden 43 und 44 des Schirms 21 mit Hilfe der Schirmsteuerschaltung
55 zu, um den Schirm in den Lichtübertragungszustand zu bringen, und um den Betrieb
des Bildsensors 36 über die Bildsensorsteuer- und Antriebsschaltung 57 zu starten; siehe
Fig. 5c: V&sub3;&sub6; ist hoch. In einem Zeitintervall T&sub2; beispielsweise von etwa 2 ms ist der
Bildsensor aktiv. Zum Zeitpunkt T&sub3; stoppt der Mikroprozessor 50 die
Bildsensorsteuerund Antriebsschaltung 57 und hält den Betrieb der Steuerschaltung 55 an, so daß der
Schirm wiederum in den Lichtstreuzustand gebracht wird. Gleichzeitig betätigt der
Mikroprozessor 50 die Anzeigesteuerschaltung 54 in einer Weise gleich der nach obiger
Beschreibung um erneut die Blende 22 in den Lichtübertragungszustand zu schalten.
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Anschließend wird der oben beschriebene Betrieb solange wiederholt, wie das
Bildanzeige- und Bildaufnahmegerät in Betrieb ist.
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Im obigen Ausführungsbeispiel ist das Anzeigeelement 34 ein
Flüssigkristallanzeigeelement vom Transmissionstyp, das TFT benutzt. Wenn auch das
Anzeigeelement vom Transmissionstyp ist, kann es ebenfalls von einem anderen Typ
sein.
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Weiterhin wurde die Blende 22 als eine Flüssigkristallblende vom
Kapseltyp beschrieben. Jedoch beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Art von
Blenden und es können weitere Blenden wie z.B. eine Flüssigkristallblende, eine
elektrochemische (EC)-Blende, eine leitende Hochmolekularblende oder dgl. verwendet
werden, vorausgesetzt der Unterschied im Reintransmissiqnsgrad zwischen dem
EINund AUS-Zustand groß und die Schaltgeschwindigkeit hoch ist.
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Außerdem ist es nicht notwendig, daß sich die Blende zwischen dem
Anzeigeelement und der Projektionslinse befindet, sondern sie kann sich an jeder
anderen Stelle befinden, wo sie verhindern kann, daß Licht aus der
Bildprojektionsanordnung den Schirm erreicht.
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Außerdem kann statt des Flüssigkristallanzeigeelements 34 die
Bildprojektionsanordnung 12 auch eine Hochauflösungs-Kathodenstrahlröhre und eine
Projektionslinse enthalten.