DE69524332T2

DE69524332T2 - Vorrichtung zur dreidimensionalen Bildwiedergabe

Info

Publication number: DE69524332T2
Application number: DE69524332T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Morimura; Kenya Uomori
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2015-09-15
Also published as: DE69524332D1; US5742331A; EP0702494A3; EP0702494B1; EP0702494A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur dreidimensionalen Bildanzeige eines Bilds, wie es aus einer wahlweisen Richtung betrachtet ist.
Fig. 15 stellt ein Beispiel eines Gerätes zur dreidimensionalen Bildanzeige nachdem Stand der Technik dar.
In diesem Gerät werden Ultraschallwellen von drei Lautsprechern 710 durch drei Mikrofone 740, befestigt an Brillen 730, die mit Flüssigkristallverschlüssen für eine stereoskopische Bildbetrachtung verbunden sind, erfaßt. Die Flüssigkristallverschlüsse werden durch einen Flüssigkristallverschlußtreiber 720 angesteuert. Von den erfaßten Schallwellen werden die dreidimensionalen Positions- und Rotationskomponenten der Brillen 730 berechnet, worauf basierend eine Betrachtungs- bzw. Sichtpunkt-Berechnungseinrichtung 750 die Positions- und Rotationskomponenten (Betrachtungspunkt-Informationen des Betrachters) des Kopf des Betrachters berechnet.
Als nächstes ändert der Bildgenerator 770 das dreidimensionale Bild, das auf einer CRT 760 angezeigt ist, entsprechend dem Betrachtungspunkt des Benutzers, der gemessen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Anzeigevorrichtung in einer festgelegten Position gehalten, und, während einer Führungserfassung des Kopfs (der Gläser) des Betrachters, wird der angezeigte Inhalt (Betrachtungspunkt) des Bilds mit der Bewegung des Kopfs transformiert, so daß der Betrachter das Bild so sehen kann, als würde das angezeigte Objekt real vorhanden sein (Reference: Crystal Eye VR System von Stereographics, U.S.A.).
Allerdings kann in einem solchen Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach dem Stand der Technik, da die Anzeigevorrichtung in einer festgelegten Position gehalten ist, ein Bild nicht so präsentiert werden, als wäre es von einer wahlweisen Richtung betrachtet (zum Beispiel von einer Seite).
Auch wenn das Bild von einer schrägen Richtung betrachtet wird, wird, da die Anzeigefläche festgelegt ist, der Benutzer dazu gezwungen, das Bild von einer Position, im wesentlichen versetzt nach rechts oder nach links in Bezug auf den Schirm, zu betrachten, was bewirkt, daß das in Bezug auf den Betrachtungspunkt transformierte Bild aufgrund des Winkels deformiert wird, den der Kopf in Bezug auf die Anzeigeoberfläche einnimmt. Dies reduziert stark ein realistisches Empfinden, was dazu führt, daß das Objekt real dort existiert, und reduziert auch das effektive Sichtfeld.
Weiterhin ist es, wenn das effektive Betrachtungsfeld, das die Anzeigevorrichtung liefern kann, berücksichtigt wird, durch nur Erfassen der Position des Kopfs des Betrachters, unmöglich, die Rückseite des angezeigten Objekts zur Betrachtung zu präsentieren. Weiterhin müssen, um dem Betrachter zu ermöglichen, ein angezeigtes Objekt zu beobachten, wenn er es in seiner Hand zum Beispiel hält, die Bewegungen der Hände des Betrachters usw., erfaßt werden und das Bild muß geändert werden, um die Bewegungen anzupassen. In der Praxis ist diese Verarbeitung sehr kompliziert und es benötigt Zeit, um das abschließende Bild zu präsentieren, was zu einer Unnatürlichkeit einer Betrachtung führt.
Weiterhin ist ein Gerät, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 7 aufweist, aus der EP-A-607000 bekannt.
Die vorliegende Erfindung ist dazu vorgesehen, die vorstehend aufgezählten Probleme zu beseitigen, und es ist eine primäre Aufgabe der Erfindung, ein Gerät für eine dreidimensionale Anzeige zu schaffen, das dazu geeignet ist, Bilder zum Betrachten unter allen Winkeln zu präsentieren, wodurch ein Betrachter ein angezeigtes Bild aus irgendeiner erwünschten Richtung gerade dann betrachten kann, wenn er die Bildanzeigevorrichtung in seiner Hand hält.
Diese Aufgabe wird durch die Geräte der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Ein Aufbau kann realisiert werden, der ermöglicht, daß ein stereoskopisches Bild von irgendeiner Richtung betrachtet wird und der ein im Betrachtungspunkt transformiertes Bild davor bewahrt, daß es aufgrund des Winkels deformiert wird, den der Kopf des Betrachters zu der Anzeigeoberfläche einnimmt.
Weiterhin wird ein Aufbau realisiert, bei dem die äußere form des Anzeigegeräts selbst nicht sichtbar ist. Mit diesen zwei Merkmalen kann ein stereoskopisch präsentiertes Bild angezeigt werden, wobei sein stereoskopischer Präsentationsbereich frei von Einschränkungen ist, die durch die äußere Form des Abbildungsgeräts auferlegt werden, das bedeutet, daß ein stereoskopisches Bild mit einem weiten, stereoskopischen Präsentationsbereich von allen Richtungen betrachtet werden kann, ohne daß dem Betrachter bewußt gemacht wird, daß das Anzeigegerät tatsächlich vorhanden ist; gerade wenn die Betrachtungsposition bewegt wird, erscheint das in Bezug auf den Betrachtungspunkt transformierte Bild nicht aufgrund des Winkels, den der Kopf des Betrachters zu der Anzeigeoberfläche einnimmt, deformiert, und es wird eine Anzeige so erzeugt, daß das angezeigte Objekt so erscheint, als würde ein reales Objekt dort existieren.
Zum Beispiel wird ein Kreisel oder dergleichen als die Orientierungssteuereinheit verwendet, um die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung konstant beizubehalten, und die die positionsmäßige Änderung erfassende Einrichtung umfaßt einen Codierer zum Erfassen von Rotationswinkeln der Bildanzeigevorrichtung in Bezug auf den transparenten Körper und einen Orientierungs-Detektor zum Berechnen der Differenz zwischen der Orientierung des transparenten Körpers und der Orientierung der Bildanzeigevorrichtung; einen Bildgenerator als die die Bildanzeige ändernde Einrichtung erzeugt ein Bild für eine Anzeige entsprechend dem Ausgang des Orientierungs-Detektors, und das erzeugte Bild wird auf der Bildanzeigevorrichtung angezeigt. Auf diese Art und Weise kann das angezeigte Objekt von irgendeiner erwünschten Richtung aus beobachtet werden, so, als würde das angezeigte Objekt in der Hand gehalten werden.
Weiterhin kann, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein stereoskopisches Bild von irgendeiner Richtung aus betrachtet werden, und da der Winkel, den der Kopf des Betrachters zu der Anzeigeoberfläche einnimmt, konstant beibehalten wird, tritt eine Bilddeformation, die der Bewegung der Betrachtungsposition zugeordnet ist, nicht auf.
Weiterhin wird, durch Aufbau des Anzeigegeräts selbst so, daß dessen äußere Form nicht einfach zu sehen ist, der stereoskopische Präsentationsbereich des stereoskopisch angezeigten Bilds nicht durch die äußere Form des Anzeigegeräts selbst eingeschränkt. Durch Erreichen der vorstehenden zwei Merkmale simultan kann ein stereoskopisches Bild, das einen weiten, stereoskopischen Präsentationsbereich besitzt und das natürlich aussieht, wenn es von irgendeiner Richtung betrachtet wird, zur Betrachtung präsentiert werden. Dies führt zu der Erstellung eines sehr realen, dreidimensionalen Bilds, so daß ein dreidimensionales Objekt, das angezeigt wird, so erscheint, als wäre ein reales Objekt real dort vorhanden.
Fig. 1A zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts für eine dreidimensionale Bildanzeige gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 1B zeigt ein Diagramm, das eine alternative Bildanzeigerichtungssteuertechnik gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2A zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Bildanzeigeabschnitts eines Geräts für eine dreidimensionale Bildanzeige gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2B zeigt ein Diagramm zum Erläutern, wie ein Spiegelbild durch einen konkaven Spiegel zur Betrachtung präsentiert wird;
Fig. 3A zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts zur dreidimensionalen Bildanzeige gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3B zeigt ein Zeitabstimmungsdiagramm für feld-sequentielle, stereoskopische Bildsignale;
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts zur dreidimensionalen Bildanzeige gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 5 zeigt ein Diagramm, das das Betriebsprinzip einer dreidimensionalen Positionsmeßvorrichtung darstellt;
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Bildanzeigeabschnitts eines Geräts zur dreidimensionalen Bildanzeige gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts zur stereoskopischen Bildanzeige gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Signalverarbeitungssystems in dem Gerät zur stereoskopischen Bildanzeige gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt;
F9 zeigt ein Charakteristik-Diagramm für Positionssensoren, die in der sechsten Ausführungsform verwendet sind;
Fig. 10 zeigt ein Signalpegel-Charakteristik-Diagramm für die Positionssensoren, verwendet in der sechsten Ausführungsform;
Fig. 11 zeigt ein Diagramm, das eine perspektivische Transformation darstellt, die in sechsten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 12 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau einer stereoskopischen Bildanzeigeeinrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform darstellt;
Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines Signalverarbeitungssystems in dem Gerät zur stereoskopischen Bildanzeige gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 14 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Betriebsweise des Geräts zur stereoskopischen Bildanzeige gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 15 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts zur dreidimensionalen Bildanzeige gemäß dem Stand der Technik darstellt.
Fig. 16A zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Geräts zur dreidimensionalen Bildanzeige gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 16B zeigt eine perspektivische Ansicht, die die dreidimensionale Bildanzeige darstellt, bei der die transparente Kapsel um einen Winkel von 90 Grad nach vorne, wie dies durch einen Pfeil dargestellt ist, zu dem Zustand der Fig. 16A, aus gedreht ist.

[Erläuterung von Coden]

Fig. 1
1. BILDANZEIGEVORRICHTUNG; 2. HORIZONTALER ROTATIONSCODIERER, 3. VERTIKALER ROTATIONSCODIERER, 4. TRANSPARENTE KAPSEL, 5. HALTETRÄ-GER FÜR DIE BILDANZEIGEVORRICHTUNG 1, 6. HORIZONTALE DREHWELLE, 7. VERTIKALE DREHWELLE, 8. KREISEL, 9. ORIENTIERUNGS-DETEKTOR, 10. BIDGENERATOR,
Fig. 2
11. KONKAVER SPIEGEL, 12. SPIEGELBILD,
Fig. 3
13. FELD-SEQUENTIELLER STEREOSKOPISCHER SIGNALGENERATOR, 14. FLÜSSIGKRISTALLVERSCHLUSSGLÄSER,
Fig. 4
16. MAGNETFELDGENERATOR, 18. DREIDIMENSIONALER POSITIONSMESSEINRICHTUNG, 20. AKTUATOREN, 21. AKTUATOR-STEUEREINHEIT,
Fig. 5
16. MAGNETFELDGENERATOR, 17. MAGNETISCHER DETEKTOR,
Fig. 7
101. POSITIONSSENSOREINRICHTUNG, 102. ANZEIGEVORRICHTUNG, 103. VERTIKALE TRAGEEINRICHTUNG FÜR DIE ANZEIGEVORRICHTUNG, 104. HORIZONTALE TRAGEEINRICHTUNG FÜR DIE ANZEIGEVORRICHTUNG, 105. UMHÜLLUNGSEINRICHTUNG,
Fig. 8
111. POSITIONSMESSUNGS-VERARBEITUNGSEINRICHTUNG, 112. ANZEIGEVORRICHTUNG-ANSTEUEREINRICHTUNG, 113. ANZEIGEVORRICHTUNG ANTRIEBEINRICHTUNG, 114. ROTATIONSMESSEINRIGHTUNG, 118. CG- SYNTHETISIEREINRICHTUNG, 119. OBJEKTDATENSPEICHERELNRICHTUNG, 130. ZU ANZEIGEEINRICHTUNG,
Fig. 11
PRINZIP EINER PERSPEKTIVISCHEN TRANSFORMATION, 2. PERSPEKTIVISCHE PROJEKTION, 3. SCHIRMKOORDINATEN, 4. WIE EIN PERSPEKTIVISCHER PROJEKTIONSPUNKT P' ZU ERHALTEN IST, 5. BETRACHTUNGSPUNKT, 6. SCHIRMFLÄCHE,
Fig. 13
150. POSITIONSBERECHNUNGSEINRICHTUNG, 153. ROTATIONSTRANSFORMATIONSEINRICHTUNG, 154. PERSPEKTIVE-TRANSFORMATIONSEINRICHTUNG, 155. CG ZIEHEINRICHTUNG,
Fig. 15
770. BILDGENERATOR, 720. FLÜSSIGKRISTALL-VERSCHLUSSANTRIEB.
Fig. 1A zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines dreidimensionalen Bildanzeigegeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Bildanzeigevorrichtung, 2 bezeichnet einen horizontalen Rotations- Codierer, 3 bezeichnet einen vertikalen Rotations-Codierer, 4 bezeichnet eine transparente Kapsel, die einen transparenten Körper bzw. ein Gehäuse bildet, 5 bezeichnet einen Halteträger zum Halten der Anzeigevorrichtung 1, festgelegt in einer Position, 6 bezeichnet eine horizontale Rotationswelle, 7 bezeichnet eine vertikale Rotationswelle, 8 ist ein Kreisel als eine Orientierungssteuereinheit, 9 ist ein Orientierungs-Detektor und 10 ist ein Bildgenerator als eine Bildanzeige-Änderungseinrichtung. Der horizontale Rotations- Codierer 2, der vertikale Rotations-Codierer 3 und der Orientierungs-Detektor 9 bilden eine eine positionsmäßige Änderung erfassende Einrichtung, während der Halteträger 5, die horizontale Rotationswelle 6 und die vertikale Rotationswelle 7 einen Träger bilden. Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Die Bildanzeigevorrichtung 1 wird durch den Halteträger 5 und die horizontale und die vertikale Rotationswelle 6 und 7 getragen. Mit diesen zwei Rotationswellen ist die Bildanzeigevorrichtung 1 in der transparenten Kapsel 4 getragen, ungefähr so, wie der Kreisel auf seiner Achse getragen ist. Der Aufbau ist derart, daß die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 nicht durch die Drehung der transparenten Kapsel 4 beeinflußt wird. Weiterhin weist, da der Kreisel 8 an der Bildanzeigevorrichtung 1 befestigt ist, der Anzeigeschirm immer in dieselbe Richtung (so lange wie dort keine Änderung in der Betrachtungsrichtung des Betrachters in Bezug auf die Bildanzeigevorrichtung 1 der Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters auftritt), unabhängig des Rotationswinkels der transparenten Kapsel 4. Der Betrachter hält die transparente Kapset 4 in seinen Händen und beobachtet das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt behält, wenn die transparente Kapsel 4 mit der Hand gedreht wird, die Bildanzeigevorrichtung 1 eine Ausrichtung in derselben Richtung (in der Richtung des Betrachtungspunkts des Benutzers) durch die Wirkung des Kreisels 8 bei, und der horizontale und vertikale Rotationswinkel der Bildanzeigevorrichtung 1 in Bezug auf die transparente Kapsel 4 werden durch den horizontalen und den vertikalen Rotations-Codierer 2 und 3 erfaßt. Unter Verwendung der horizontalen und vertikalen Rotationswinkel, die so erfaßt sind, dreht der Bildgenerator 10 das CG-Bild des angezeigten Objekts, um eine Anzeige zu erzeugen, so daß der Betrachter das Objekt, angezeigt auf der Bildanzeigevorrichtung 1, beobachten kann, wenn er das Objekt in der Hand dreht.
Eine Drehung eines Objekts in einem CG-Bild kann durch die Drehung des Objektkoordinatensystems oder durch Verschieben des Betrachtungspunkts ausgeführt werden, da allerdings diese Techniken bekannt sind, wird eine Erläuterung hier nicht vorgenommen. In der vorstehend beschriebenen, ersten Ausführungsform wird die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 konstant mittels des Kreisels 8 beibehalten, allerdings kann, soweit die Rotation in vertikalen Richtungen betroffen ist, der Kreisel durch ein Gewicht ersetzt werden, und ein Kreiselwirkung gegen die Rotation in den vertikalen Richtungen kann unter Verwendung des Gewichts vorgenommen werden.
Weiterhin kann der Kreiselmechanismus unter Verwendung eines Beschleunigungsdetektors ausgeführt werden, so daß die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 konstant unter Verwendung des Beschleunigungsdetektors beibehalten werden kann. Der Kreisel 8 kann auch durch einen Magneten ersetzt werden, wobei in diesem Fall ein zweiter Magnet, der den ersten Magneten anzieht, außen installiert ist, so daß die Anzeigefläche der Bildanzeigevorrichtung 1 immer in dieselbe Richtung weist.
Ein weiterer, alternativer Aufbau ist in Fig. 1B dargestellt, wobei die Bildanzeigevorrichtung 1 mit dem Kreisel 8 daran befestigt in einem transparent, sphärischen Körper bzw. Gehäuse 22 mit Tragemitteln 23 befestigt ist, und dieser sphärische Körper 22 ist innerhalb der transparenten Kapsel 4 mit einer transparenten Flüssigkeit 24 (Wasser oder Öl) plaziert, die den Raum zwischen der transparenten Kapsel 4 und dem transparent, sphärischen Körper 22 ausfüllt. Dieser Aufbau kann auch die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 unabhängig der Rotation der transparenten Kapsel 4 konstant beibehalten.
Fig. 2A stellt den Aufbau eines Bildanzeigeabschnitts eines Geräts für eine dreidimensionale Bildanzeige gemäß einer zweiten Ausführungsform dar. Der Aufbau der anderen Komponenten (der Orientierungs-Detektor 9 und des Bildgenerators 10) ist derselbe wie derjenige, der in der ersten Ausführungsform beschrieben ist.
In Fig. 2A bezeichnet Bezugszeichen 1 eine Bildanzeigevorrichtung, 2 bezeichnet einen horizontalen Rotations-Codierer, 3 bezeichnet einen vertikalen Rotations-Codierer, 4 bezeichnet eine transparente Kapsel, 5 bezeichnet einen Halteträger zum Halten der Bildanzeigevorrichtung 1, festgelegt in ihrer Position, 6 bezeichnet eine horizontale Rotationswelle, 7 bezeichnet eine vertikale Rotationswelle und 8 bezeichnet einen Kreisel. Diese Bauelemente sind dieselben wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform verwendet sind.
Die Unterschiede der zweiten Ausführungsform zu der ersten Ausführungsform sind diejenigen, daß die Bildanzeigevorrichtung 1 mit ihrer Anzeigeoberfläche zu der entgegengesetzten Richtung von dem Betrachter aus hinweisend befestigt ist, das heißt, zu einem konkaven Spiegel 11 hinweisend, beziehungsweise zu diesem gegenüberliegend, so daß ein Spiegelbild 12, reflektiert von dem konkaven Spiegel 11, zur Betrachtung präsentiert wird, und daß der Kreisel 8 an dem konkaven Spiegel 11 so befestigt ist, daß die Bildanzeigevorrichtung 1 und der konkave Spiegel 11 in derselben Orientierung zusammengehalten sind.
Obwohl es hier nicht dargestellt ist, werden derselbe Orientierungs-Detektor 9 und Bildgenerator 10, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet sind, dazu verwendet, die Winkel der Bildanzeigevorrichtung 1 in Bezug auf die transparente Kapsel 4 zu erfassen und Bildsignale basierend auf den erfaßten Winkeln zu erzeugen.
Die Betriebsweise der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Die Betriebsweise selbst ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, daß der konkave Spiegel 11, mit der Bildanzeigevorrichtung 1 daran befestigt, durch den Halteträger 5 und die horizontale und die vertikale Rotationswelle 6 und 7 getragen ist und in der transparenten Kapsel 4 eingehüllt ist.
Der Aufbau ist so, daß die Orientierung des konkaven Spiegels 11 nicht durch die Rotation der transparenten Kapsel 4 beeinflußt wird.
Da der Kreisel 8 an dem konkaven Spiegel 11 befestigt ist, weist der Anzeigeschirm immer in dieselbe Richtung (die Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters), unabhängig der Rotation der transparenten Kapsel 4.
Der Betrachter hält die transparente Kapsel 4 in seinen Händen und beobachtet das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist.
Zu dem Zeitpunkt, wenn die transparente Kapsel 4 mit der Hand gedreht wird, verbleibt der konkave Spiegel 11 in dieselbe Richtung weisend (in die Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters) durch die Wirkung des Kreises 8, und der horizontale und vertikale Rotationswinkel der Bildanzeigevorrichtung 1 in Bezug auf die transparente Kapsel 4 werden durch den horizontalen und den vertikalen Rotations-Codierer 2 und 3 erfaßt. Unter Verwendung der Ergebnisse der Erfassung dreht der Bildgenerator 10 das CG-Bild des angezeigten Objekts, um eine Anzeige so zu erzeugen, daß der Betrachter das Objekt, angezeigt auf der Bildanzeigevorrichtung 1, beobachten kann, wenn er das Objekt mit der Hand dreht.
Dasjenige, was der Betrachter tatsächlich sieht, ist das Spiegelbild des Schirms der Bildanzeigevorrichtung 1, reflektiert durch den konkaven Spiegel 11. Fig. 2B stellt dar, wie dies vorgenommen wird.
Eine Querschnittsansicht des konkaven Spiegels 11 ist dargestellt. Das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist, wird durch den konkaven Spiegel 11 reflektiert, um das Spiegelbild 12 zu bilden. Dasjenige, was der Betrachter sieht, ist nicht das angezeigte Bild selbst, sondern das Spiegelbild 12 des angezeigten Bilds. Deshalb wird ein Bild, das rechts, links, oben und unten umgekehrt ist, zur Anzeige auf der Bildanzeigevorrichtung 1 erzeugt.
Allgemein ist es bekannt, daß ein optisches Bild, das durch ein Spiegelbild gebildet ist, einen stereoskopischen Effekt erzeugt, der den Eindruck eines Vorhandenseins erhöht. Dieser Effekt, verbunden mit dem Effekt eines Erzeugens einer Anzeige so, daß der Betrachter das angezeigte Objekt beobachten kann, wenn er es in seiner Hand hält, und zwar wenn er die transparente Kapsel 4 in seiner Hand hält, führt zu der Erzeugung eines dreidimensionalen Bilds mit einer erhöhten Realität.
Fig. 3A zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts für eine dreidimensionale Bildanzeige gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
In Fig. 3A bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Bildanzeigevorrichtung, 2 bezeichnet einen horizontalen Rotations-Codierer, 3 bezeichnet einen vertikalen Rotations-Codierer, 4 bezeichnet eine transparente Kapsel, 5 bezeichnet einen Halteträger zum Halten der Bildanzeigevorrichtung 1, festgelegt in der Position, 6 bezeichnet eine horizontale Rotationswelle, 7 bezeichnet eine vertikale Rotationswelle, 8 bezeichnet einen Kreisel, 9 bezeichnet einen Orientierungs-Detektor und 10 bezeichnet einen Bildgenerator. Diese Bauelemente sind dieselben, wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform verwendet sind.
Der Unterschied der dritten Ausführungsform zu der ersten Ausführungsform ist derjenige, daß der Bildgenerator 10 separate Bilder für das rechte Auge und das linke Auge erzeugt, und diese Bilder werden dann im Zeitmultiplexverfahren durch einen feld-sequentiellen, stereoskopischen Signalgenerator 13 zur Umwandlung in feld-sequentielle, stereoskopische Bildsignal verarbeitet; die so umgewandelten Bilder werden auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt, und der Betrachter sieht die Bilder durch Flüssigkristall-Verschluß- Gläser 14, die durch einen Flüssigkristall-Verschluß-Antrieb bzw. -Treiber 15 so angesteuert werden, daß die Flüssigkristall-Verschlüsse des rechten Auges und des Linken Auges alternativ eingeschaltet werden, um Licht dort hindurch synchron zu den Bildsignalen zu transmittieren.
Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Die Betriebsweise ist grundsätzlich dieselbe wie diejenige der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß die Bilder, die auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt sind, binokulare, stereoskopische Bilder sind.
Die Bildanzeigevorrichtung 1 wird durch den Halteträger 5 und die horizontale und die vertikale Rotationswelle 6 und 7 getragen und ist in der transparenten Kapsel 4 eingehüllt. Der Aufbau ist so, daß die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 nicht durch die Drehung der transparenten Kapsel 4 beeinflußt wird.
Da der Kreisel 8 an der Bildanzeigevorrichtung 1 befestigt ist, weist der Anzeigeschirm immer in dieselbe Richtung (die Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters), unabhängig des Rotationswinkels der transparenten Kapsel 4.
Der Betrachter hält die transparente Kapsel 4 in seiner Hand und beobachtet das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist.
Hierbei verbleibt, wenn die transparente Kapsel 4 mit der Hand gedreht wird, die Bildanzeigevorrichtung 1 immer in dieselbe Richtung weisend (die Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters), und zwar durch die Wirkung des Kreisels 8, und der horizontale und vertikale Rotationswinkel des Bildanzeigevorrichtung 1 in Bezug auf die transparente Kapsel 4 werden durch den horizontalen und vertikalen Rotations-Codierer 2 und 3 erfaßt. Im Verhältnis zu dem horizontalen und dem vertikalen Rotationswinkel, die so erfaßt sind, dreht der Bildgenerator 10 das CG-Bild des angezeigten Objekts, um eine Anzeige so zu erzeugen, daß der Betrachter das Objekt, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist, beobachten kann, wenn er das Objekt mit der Hand dreht.
In dieser Ausführungsform erzeugt der Bildgenerator 10 zwei CG-Bilder, eines für das linke Auge und das andere für das rechte Auge, und diese Bilder werden durch den feldsequentiellen, stereoskopischen Signalgenerator 13 in feld-sequentielle, stereoskopische Bildsignale umgewandelt. Diese Signale werden zu der Bildanzeigevorrichtung 1 zur Anzeige der jeweiligen Bilder geschickt, die durch den Betrachter durch die Flüssigkristall- Verschluß-Gläser 14 betrachtet werden. Auf diese Art und Weise werden Bilder für das linke Auge und das rechte Auge jeweils dem linken Auge und dem rechten Auge unabhängig voneinander präsentiert.
Fig. 3B stellt eine Signalzeitabstimmung zum Erreichen der alternierenden Präsentation der Bilder für das linke Auge und das rechte Auge dar. Die Signale für das linke Auge und das rechte Auge werden alternierend durch den feld-sequentiellen, stereoskopischen Signalgenerator 13 im Multiplexverfahren verarbeitet, in der Reihenfolge links, rechts, links, rechts, usw..
Diese Bilder werden auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt, und synchron mit der Darstellung jedes Bilds werden die Flüssigkristalle in den Flüssigkristall-Verschluß-Gläsern 14 durch den Flüssigkristall-Verschluß-Treiber 15 so angesteuert, daß der Flüssigkristall- Verschluß für das linke Auge geöffnet wird, wenn das Bild für das linke Auge angezeigt wird, und der Flüssigkristall-Verschluß für das rechte Auge geöffnet wird, wenn das Bild für das rechte Auge angezeigt wird.
Dies liefert gewöhnliche, binokulare, stereoskopische Bilder zur Betrachtung. Der stereoskopische Effekt, der so erhalten ist, fügt den Eindruck einer Realität hinzu, die dadurch erhalten wird, daß dem Betrachter ermöglicht wird, das angezeigte Objekt, unter dem erwünschten Winkel durch Drehung der transparenten Kapsel 4, die er in seiner Hand hält, zu betrachten. Dies führt zu der Erzeugung eines stereoskopischen Bilds mit einer erhöhten Realität.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Geräts zur dreidimensionalen Bildanzeige gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Bildanzeigevorrichtung, 4 bezeichnet eine transparente Kapsel, 5 bezeichnet einen Halteträger zum Halten der Bildanzeigevorrichtung 1, festgelegt in der Position, 6 bezeichnet eine horizontale Rotationswelle, 7 bezeichnet eine vertikale Rotationswelle und 10 bezeichnet einen Bildgenerator. Diese Bauelemente sind dieselben wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform verwendet sind. Die Unterschiede der vierten Ausführungsform zu der ersten Ausführungsform sind diejenigen, daß der Kreisel 8 weggelassen ist, und, anstelle einer Erfassung der Rotationswinkel unter Verwendung des horizontalen und vertikalen Rotations-Codierers 2 und 3, die Rotationswinkel und die dreidimensionale Position der transparenten Kapsel 4 unter Verwendung eines Magnetfeldgenerators 16, eines magnetischen Detektors 17 und einer dreidimensionalen Positionsmeßeinrichtung 18 gemessen werden, und daß, basierend auf den Messungen, die so vorgenommen sind, eine Aktuator-Steuereinheit 21 Aktuatoren 19 und 20 für die horizontale und vertikale Richtung so ansteuert, um die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 so zu kontrollieren, daß die Anzeigeoberfläche immer in die Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters hinweist.
Die Betriebsweise dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Die Bildanzeigevorrichtung 1 wird durch den Halteträger 5 und die horizontale und vertikale Rotationswelle 6 und 7 gehalten.
Mit diesen zwei Rotationswellen wird die Bildanzeigevorrichtung 1 in der transparenten Kapsel 4 getragen, ähnlich so, wie der Kreisel auf seiner Achse gehalten ist. Der Aufbau ist so, daß die Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 in der transparenten Kapsel 4 wahlweise durch den horizontalen und vertikalen Richtungs-Rotations-Aktuator 19 und 20 bestimmt werden kann.
Der Betrachter hält die transparente Kapsel 4 in seiner Hand und beobachtet das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist.
Hierbei werden die dreidimensionale Position und die Rotations-Komponenten der transparenten Kapsel 4 durch den magnetischen Detektor 17 und die dreidimensionale Positionsmeßeinrichtung 18 erfaßt.
Das Verfahren einer Erfassung kann unter Verwendung von bekannten Techniken ausgeführt werden, wie sie in der Vorrichtung für eine dreidimensionale Positionsmessung von Polhemus, U.S.A., verwendet sind. Genauer gesagt wird, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ein Wechselstrom an den Magnetfeldgenerator 16 angelegt, der drei zueinander senkrechte, magnetische Felder erzeugt, und der magnetische Detektor 17 mit gekreuzten Spulen erfaßt die Ströme, die in seinen Spulen induziert werden. Die dreidimensionale Positionsmeßeinrichtung 18 berechnet dann die dreidimensionalen Position (x- , y- und z- Komponenten) und die Rotations-Komponenten (Schräglage-, Gier- und Roll- Komponente) des magnetischen Detektors 17.
Basierend auf den so erfaßten, dreidimensionalen Positions- und Rotations-Komponenten der transparenten Kapsel 4 gibt die Aktuator-Steuereinheit 21 Ansteuer-Instruktionen zu den horizontalen und vertikalen Richtungsaktuatoren 19 und 20 aus, so daß die Anzeigefläche der Bildanzeigevorrichtung 1 zu der Richtung der vorbestimmten, dreidimensionalen Position des Betrachtungspunkts des Betrachters hinweist.
Demzufolge kann der Betrachter immer das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist, von der Vorderseite aus betrachten, sogar dann, wenn der dreidimensionale Raum durch Halten der transparenten Kapsel 4 in seiner Hand bewegt oder gedreht wird. Weiter ändert, beim Erzeugen von CG-Bildern, der Bildgenerator 10 den Betrachtungspunkt für die Koordinaten des CG-Bilds, und zwar auf der Basis der dreidimensionalen Positions- und Rotations-Komponenten der transparenten Kapsel 4, um eine Anzeige so zu erzeugen, daß der Betrachter das Objekt, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist, sehen kann, als wenn er das Objekt mit der Hand bewegt oder dreht.
Wie vorstehend beschrieben ist, können, gemäß dieser Ausführungsform, durch Erfassen der dreidimensionalen Positions- und Rotations-Komponenten der transparenten Kapsel 4, nicht nur die Rotations-Komponenten der transparenten Kapsel 4, sondern auch die Translations-Komponenten davon in der Änderung des Bilds, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist, wiedergegeben werden, um so die Erzeugung eines sehr realistischen Bilds zur Betrachtung zu erreichen.
Das Gerät zur dreidimensionalen Bildanzeige dieser Ausführungsform kann auch mit einer Positionserfassungseinrichtung für den Betrachter (die unter Verwendung von Infrarot- Sensoren, die später beschrieben sind, ausgeführt werden kann) zum Erfassen der Position des Betrachters versehen werden; in diesem Fall werden die Aktuatoren 19 und 20, basierend auf den Ergebnissen der Positions-Erfassung des Betrachters, angesteuert, so daß die Bildanzeigevorrichtung 1 immer zu der Richtung des Betrachters hinweist. Weiterhin kann das angezeigte Bild entsprechend der Position des Betrachters geändert werden. Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau eines Bildanzeigeabschnitts eines dreidimensionalen Bildanzeigegeräts gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung darstellt. Der Aufbau der anderen Abschnitte (des Orientierungs-Detektors 9 und des Bildgenerators 10) ist derselbe wie derjenige der entsprechenden Abschnitte der ersten Ausführungsform.
In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Bildanzeigevorrichtung, 2 bezeichnet einen horizontalen Rotations-Codierer, 3 bezeichnet einen vertikalen Rotations-Codierer, 4 bezeichnet eine transparenten Kapsel, 5 bezeichnet einen Halteträger zum Halten der Bildanzeigevorrichtung 1, festgelegt in ihrer Position, 6 bezeichnet eine horizontale Rotationswelle, 7 bezeichnet eine vertikale Rotationswelle und 8 bezeichnet einen Kreisel. Diese Bauelemente sind dieselben wie diejenigen, die in der ersten Ausführungsform verwendet sind.
Der Unterschied der fünften Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform ist derjenige, daß insgesamt 9 Bildanzeigevorrichtungen vorgesehen sind, die, zusätzlich zu der Bildanzeigevorrichtung 1, eine Bildanzeigevorrichtung 25, eine Bildanzeigevorrichtung 26, eine Bildanzeigevorrichtung 27, eine Bildanzeigevorrichtung 28, eine Bildanzeigevorrichtung 29, eine Bildanzeigevorrichtung 30, eine Bildanzeigevorrichtung 31 und eine Bildanzeigevorrichtung 32 sind; diese Anzeigevorrichtungen werden zusammen in einer Anzeigevorrichtungs-Halteeinrichtung 33 fixiert gehalten, die durch die vertikale Rotationswelle 7 getragen ist.
Obwohl es hier nicht dargestellt ist, werden derselbe Orientierungs-Detektor 9 und der Bildgenerator 10, wie sie in der ersten Ausführungsform verwendet sind, dazu verwendet, die Winkel der Bildanzeigevorrichtung 1 in Bezug auf die transparente Kapsel 4 zu erfassen und Bildsignale basierend auf den erfaßten Winkeln zu erzeugen.
Die Betriebsweise der fünften Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Die Betriebsweise selbst ist im wesentlichen dieselbe wie diejenige der ersten Ausführungsform. Das bedeutet, daß der Bildanzeigevorrichtungshalter 33 mit den neun Bildanzeigevorrichtungen 1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 und 32, die darin befestigt sind, durch den Halteträger 5 und die horizontale und die vertikale Rotationswelle 6 und 7 getragen sind, und ist in der transparenten Kapsel 4 eingehüllt.
Der Aufbau ist derart, daß die Orientierung der neun Bildanzeigevorrichtungen nicht durch die Drehung der transparenten Kapsel 4 beeinflußt wird. Weiterhin weist, da der Kreisel 8 an dem Bildanzeigevorrichtungshalter 33 befestigt ist, der Anzeigeschirm immer in dieselbe Richtung, unabhängig der Drehung der transparenten Kapsel 4.
Der Betrachter hält die transparente Kapsel 4 in seinen Händen und beobachtet das Bild, das auf der Bildanzeigevorrichtung 1 angezeigt ist.
Hierbei zeigen die neun Bildanzeigevorrichtungen 1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31 und 32 jeweils die Bilder eines Objekts an, wie es von den jeweiligen Bildanzeigerichtungen aus betrachtet ist.
Wenn die transparente Kapsel 4 mit der Hand, oder dergleichen, gedreht wird, verbleibt der Bildanzeigeabschnitt zu derselben Richtung hinweisend. (die Richtung des Betrachtungspunkts des Betrachters) durch die Wirkung des Kreisels 8, und der horizontale und vertikale Rotationswinkel des Bildanzeigeabschnitts in Bezug auf die transparente Kapsel 4 werden durch den horizontalen und vertikalen Rotations-Codierer 2 und 3 erfaßt. Basierend auf den erfaßten Rotationswinkeln dreht der Bildgenerator 10 die CG-Bilder des angezeigten Objekts und erzeugt Bildsignale für Bilder, wie sie aus den neun Richtungen für die jeweiligen Bildanzeigevorrichtungen gesehen sind; demzufolge werden Bilder, wie sie von vorne, von links, von rechts, von oben, von unten, von oben links, von oben rechts, von unten links und von unten rechts gesehen sind, jeweils auf den neun Bildanzeigevorrichtungen 1 (vorne), 25 (links), 26 (rechts), 27 (oben), 28 (unten), 29 (unten links), 30 (unten rechts), 31 (unten links) und 32 (unten rechts) angezeigt.
Auf diese Art und Weise kann der Betrachter Bilder, wie sie von den verschiedenen Richtungen betrachtet sind, simultan beobachten.
Weiterhin kann, wenn der Bildanzeigeabschnitt so aufgebaut ist, um ein einzelnes Bild, unter Verwendung von neun Bildanzeigevorrichtungen ähnlich eines Mehrschirm- Bildanzeigegeräts, anzuzeigen, ein Breitwandbild zur Betrachtung präsentiert werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, können, gemäß dieser Ausführungsform, Bilder, wie sie von verschiedenen Richtungen aus betrachtet werden, simultan angezeigt werden, was dadurch dem Betrachter ermöglicht, multidirektionale Bilder auf einmal zu betrachten; weiterhin kann ein Bild, größer als eine Bildanzeigevorrichtung, angezeigt werden, was die Realität des Bilds, das zur Betrachtung präsentiert ist, erhöht.
In der fünften Ausführungsform wurde die Anzahl der Bildanzeigevorrichtungen, die verwendet wurden, auf 9 gesetzt, allerdings kann diese Anzahl entsprechend dem Zweck geändert werden.
In den ersten bis fünften Ausführungsformen kann, wenn die transparente Kapsel 4 aus einem Material mit niedrigem Transmissionsvermögen aufgebaut ist, so daß die Innenseite der transparenten Kapsel nicht deutlich gesehen werden kann, die Innenseite der transparenten Kapsel, mit Ausnahme des Anzeigeschirms der Bildanzeigevorrichtung 1, wo Bilder zur Darstellung angezeigt werden, von der Sicht des Betrachters verdeckt sein.
Dies vermittelt dem Betrachter ein Gefühl als wenn nur das angezeigte Objekt innerhalb der transparenten Kapsel existiert, und die Realität wird weiterhin erhöht.
In der ersten, zweiten, dritten und fünften Ausführungsform kann ein Loch durch die transparente Kapsel so geöffnet werden, daß der Betrachter seine Hand oder dergleichen durch das Loch führen und die Bildanzeigevorrichtung 1 so bewegen kann, um deren Anfangsorientierung einzustellen.
Weiterhin kann in der ersten, der zweiten, dritten und fünften Ausführungsform ein Magnet an dem Bildanzeige-Halteträger 5, der Bildanzeigevorrichtung 1, dem konkaven Spiegel 11 oder dem transparenten, sphärischen Körper 22 befestigt werden, so daß der mittels Magnet befestigte Körper beziehungsweise das Gehäuse durch einen externen Magneten geführt werden kann, um die anfängliche Orientierung der Bildanzeigevorrichtung 1 einzustellen.
In der ersten bis fünften Ausführungsform wurde ein kreisförmiger Träger als der Bildanzeige-Halteträger 5 zum Halten der Bildanzeigevorrichtung 1 verwendet, allerdings kann die Sichtbarkeit des angezeigten Bilds weiterhin erhöht werden, wenn der Aufbau so modifiziert wird, daß der Anzeigeschirm der Bildanzeigevorrichtung 1 nicht durch die Sicht blockiert wird.
Zum Beispiel kann, wenn die horizontale und die vertikale Rotationswelle 6 und 7 in einer solchen Art und Weise angeordnet sind, daß sich die Achsen jeder dieser Wellen 6, 7 nicht miteinander kreuzen, wie dies in Fig. 16A dargestellt ist, das bedeutet, sie haben einen räumlichen Versatz, d. h. die vertikale Rotationswelle 7 ist vor der horizontalen Rotationswelle 6 positioniert, der Bereich der Bildanzeigevorrichtung 1, blockiert durch die Sicht durch den Halteträger 5, verringert werden, wie dies in Fig. 16B dargestellt ist.
Fig. 7 stellt eine äußere Ansicht eines Geräts für eine dreidimensionale Bildanzeige gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung dar.
Das Bezugszeichen 101 bezeichnet eine Positions-Sensoreinrichtung zum Messen der Position des Betrachters, 102 bezeichnet eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines stereoskopischen Bilds, 103 bezeichnet eine vertikale Trageeinrichtung einer Anzeigevorrichtung, 104 bezeichnet eine horizontale Trageeinrichtung der Anzeigevorrichtung und 105 bezeichnet eine Einhüllungseinrichtung.
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm eines Signalverarbeitungssystems gemäß dieser Ausführungsform. Das Bezugszeichen 111 ist eine Positions-Messungsverarbeitungseinrichtung, 112 ist eine Anzeigevorrichtungs-Treibereinrichtung zum Ansteuern einer Anzeigevorrichtungs-Antriebseinrichtung, 113 zum Bewegen der Anzeigevorrichtung 102, 113 ist eine Anzeigevorrichtung-Ansteuereinrichtung zum Bewegen der Anzeigevorrichtung 102,114 ist eine Rotations-Meßeinrichtung zum Messen der Rotation der Anzeigevorrichtung 102, 115 und 116 sind eine Signal-Addiereinrichtung, 117 ist eine Rotationswinkel- Instruiereinichtung zum Umwandeln von Rotationsbefehlen in Rotationswinkel, 118 ist eine CG-Synthetisiereinrichtung zum Rotieren von Daten eines Objekts im Verhältnis zu den Rotationswinkeln und zum Berechnen eines Bilds für eine Projektion auf dem Anzeigeschirm und 119 ist eine Objekt-Datenspeichereinrichtung zum Speichern von Daten des Objekts.
Die Betriebsweise jedes Elements des vorstehenden, stereoskopischen Anzeigegeräts wird nachfolgend diskutiert werden. Zuerst führt die Positions-Messungs- Verarbeitungseinrichtung 111 die folgende Verarbeitung in Bezug auf Signale durch, die von der Positions-Sensoreinrichtung 101 zugeführt sind.
Fig. 9 stellt die Sensoranordnung der Positions-Sensoreinrichtung 101, betrachtet von oben, dar.
In Fig. 9 sind die Bezugszeichen 133 und 134 Infrarot-Sensoren, die eine bevorzugte Direktionalität haben, und 135 ist ein Infrarot-CCD (Kamera)-Sensor. Die Signale von den Infrarot-Sensoren 133 und 134 sind mit einem horizontalen Richtungs-Sensor- Eingangsanschluß 120 in Fig. 8 gekoppelt.
Wenn ein Bild, das auf der Anzeigevorrichtung 102 angezeigt ist, beobachtet wird, trägt der Betrachter eine infrarote LED, die infrarotes Licht emittiert, das durch die Infrarot- Sensoren 133 und 134 empfangen wird. Die Direktionalitäten der Infrarot-Sensoren werden jeweils durch CL und CR angezeigt.
Fig. 10 stellt Signalpegel dar, wenn infrarote Lichtstrahlen, abgestrahlt von Positionen, die bei V1 bis V4 angezeigt sind, an Position PL und PR empfangen werden. Die positionsmäßige Änderung wird zu einem Signalpegel durch Verwenden einer Sensor- Direktionalität umgewandelt.
Die Positions-Messungsverarbeitungseinrichtung 111 mißt die horizontale Position unter Verwendung der Signalpegeldifferenz. Genauer gesagt wird, wenn die Signale von den Sensoren 133 und 134 mit Ep1 und Epr jeweils bezeichnet sind, wenn (Ep1-Epr) positiv ist, bestimmt, daß der Betrachter (der die LED trägt) nach links positioniert ist, und wenn (Ep1-Epr) negativ ist, wird bestimmt, daß der Betrachter (der die LED trägt) nach rechts positioniert ist.
Eine Messung der vertikalen Position kann durch Drehen der horizontalen Meßeinstellung in vertikalen Richtungen durchgeführt werden.
Der Infrarot-CCD-Sensor 135 mißt die Stelle des Betrachters (der die LED trägt), positioniert im wesentlichen davor, auf der Basis Pixel für Pixel. Der CCD-Sensor kann weggelassen werden, wenn ausreichend akkurate Messungen unter Verwendung der Infrarot- Sensoren 133 und 134 alleine vorgenommen werden können.
Die Verarbeitungsergebnisse der horizontalen und vertikalen Messungen fahren fort, zu der Anzeigevorrichtung-Ansteuereinrichtung 112 ausgegeben zu werden, bis die Anzeigevorrichtung 102 zu einer Position gelangt, um korrekt zu dem Betrachter hinzuzeigen. Die Anzeigevorrichtung-Ansteuereinrichtung 112 verstärkt positive oder negative Signale entsprechend den gemessenen horizontalen und vertikalen Positionen und führt Motorantriebsenergie zu der Anzeigevorrichtung-Ansteuereinrichtung 113 zu. Mit der zugefügten Energie treibt die Anzeigevorrichtung-Ansteuereinrichtung 113 einen Motor an, um die vertikale Trageeinrichtung 103 der Anzeigevorrichtung und die horizontale Trageeinrichtung 104 der Anzeigevorrichtung zu drehen, um dadurch die Anzeigevorrichtung 102 zu der bezeichneten Position zu drehen und zu bewegen.
Die Größe einer Rotation wird dann durch die Rotations-Meßeinrichtung 114 in horizontale und vertikale Winkel umgewandelt. Weiterhin wandelt, wenn die Bild-Rotationsbefehle von dem Betrachter bei 122 und 123 eingegeben werden, die Rotationswinkel- Instruiereinrichtung 117 sie in entsprechende Rotationswinkel, die dann mit den Signalen von der Rotations-Meßeinrichtung 114 kombiniert werden, und zu der CG- Synthetisiereinrichtung 118 zugeführt werden.
Befehle für eine vertikale/horizontale Bild-Rotation werden durch den Betrachter ausgegeben, der die einhüllende Einrichtung 105 direkt oder unter Verwendung einer Personen- Maschinen-Schnittstelle, wie beispielsweise einen Schalter, dreht. Unter Verwendung der Koordinatendaten des Objekts, gespeichert in der Objekt-Speichereinrichtung 119, synthetisiert die CG-Synthetisiereinrichtung 118 ein Bild für eine perspektivische Projektion auf den Schirm, und zwar auf der Basis des vorbestimmten Betrachtungspunkts und von Objektpositionen, der Schirmposition und den Rotationswinkeln des Objekts, bestimmt in der vorstehenden Art und Weise.
Diese Bild-Synthese ist eine ausreichend bekannte Technik auf dem Gebiet von Computer-Grafiken (Computer Graphic (CG)). Die Technik wird kurz nachfolgend beschrieben. In Fig. 11A wird in xyz-Koordinaten der Ursprung E als der Betrachtungspunkt genommen. Der Anzeigeschirm wird dann in einer Ebene senkrecht zu der z-Achse genommen und Koordinaten auf dem Schirm sind als X, Y, Z-Koordinaten bezeichnet, wobei die Z-Achse in die dieselbe Richtung wie die z-Achse hinweist. Scheitelpunkte eines Objekts als P, Q und R bezeichnet, und unter der Annahme, daß P (x, y, z) in der YZ-Ebene (yz-Ebene) liegt, kann die Projektion des Punkts P auf den Schirm, d. h. der projizierte Punkt P', von.
Fig. 11B ausgedrückt werden als

[Gleichung 1]

y = y·a/(z + a)
in ähnlicher Weise wird für die xz-Ebene eher ausgedrückt als

[Gleichung 2]

X = x·a/(z + a)
Die Projektionen der Punkte Q und R werden ähnlich erhalten. Unter Verwendung einer Rotationsmatrix Re, und wenn um eine Achse gedreht wird, die durch den Ursprung und einen Punkt (1, m, n) durchführt, um A, die Rotation des Objekts PQR gegeben als

[Gleichung 3]

[X Y Z H] = [x y z 1]T
wobei H eine zusätzliche Koordinate ist, um den Dimensionen des Koordinatensystems zu gleichen, und P eine Rotations-Transformations-Matrix ist, die ausgedrückt ist als
wobei Re ist [Gleichung 4]
wenn der Winkel, den die Rotationsachse zu der x-Achse einnimmt, als α bezeichnet ist, der Winkel zu der y-Achse als β bezeichnet ist und der Winkel zu der z-Achse als y bezeichnet ist, werden nx, ny und nz durch cos α, cos β und cos γ jeweils spezifiziert. Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens berechnet die CG- Synthetisiereinrichtung 118 irgendeine Rotation des Objekts, verursacht durch eine Verschiebung in der Betrachtungsposition. Details des Berechnungsverfahrens sind in Masuda "Three-Dimensional Display", SANGYO TOSHO, Seiten 69-88, beschrieben, und eine weitere Erläuterung des Verfahrens wird hier nicht angegeben werden.
In der CG-Synthetisiereinrichtung 118 werden a bis n Bilder im voraus durch Verschieben des Betrachtungspunkts des Betrachters unter Erhöhungen eines Abstands gleich zu der Pupillendistanz oder ein Bruchteil davon synthetisiert. Die Anzeigevorrichtung 102 wird gedreht und bewegt, um der Bewegung des Betrachtungspunkts des Betrachters zu folgen, allerdings kann eine Situation auftreten, bei der die physikalische Rotation der Anzeigevorrichtung 102 nicht mit der Bewegung des Betrachtungspunkts des Betrachters eingefangen werden kann. Eine solche Situation kann durch Synthetisieren von Bildern im voraus berücksichtigt werden.
Dies wird im weiteren Detail erläutert. Wenn die vorstehende Situation auftritt, wird der Betrachter die Differenz des stereoskopisch angezeigten Objekts von einem realen Objekt als manchmal unnatürlich wahrnehmen und wird feststellen, daß er ein stereoskopisches Bild, das dort angezeigt ist, sieht. Wenn ein Bild, das den verschobenen Betrachtungspunkt anpaßt, im voraus synthetisiert wird und bereits an einer Position angezeigt ist, die zu dem verschobenen Betrachtungspunkt paßt, tritt eine Unnatürlichkeit, die aus der Differenz zwischen einem realen Objekt und einer stereoskopischen Anzeige entsteht, gerade dann nicht auf, wenn der Betrachtungspunkt schnell bewegt wird. Dies führt zu der Erzeugung einer sehr realistischen, stereoskopischen Anzeige.
Die Bilder eines mehrfachen Betrachtungspunkts, die so synthetisiert sind, werden zu der Anzeigevorrichtung 102 ausgegeben.
Fig. 12 stellt die Details der Anzeigevorrichtung 102 dar. In Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 114 einen linsenförmigen Schirm, 141 bis 145 sind Bild-Projektionseinrichtungen und 146 ist ein Betrachter.
Mit dem linsenförmigen Schirm 140 wird ein Bild, das von der Bild-Projektionseinrichtung 141 zu der Richtung von a hin projiziert ist, an einem Punkt in der Richtung von aa und vor dem Betrachter 146 fokussiert. In ähnlicher Weise wird ein Bild, das von der Bild- Projektionseinrichtung 145 zu der Richtung von e projiziert ist, an einem Punkt in der Richtung von ee fokussiert.
In dem Fall der Fig. 12 bilden eine Kombination von aa und cc eine Kombination von bb und dd und eine Kombination von cc und ee jeweils ein Stereo-Paar, deren Komponenten- Bilder den jeweiligen Augen des Betrachters präsentiert werden, der dann die Bilder kombiniert, um ein stereoskopisches Bild in seinem Kopf zu synthetisieren. Wenn aa mit bb, bb mit cc, ..., und dd mit ee kombiniert wird, um Stereo-Paare zu bilden, erhöht sich die Anzahl von Paaren und der Bereich einer stereoskopischen Wahrnehmung wird vergrößert, allerdings sinkt eine Natürlichkeit ab, da Bild-Übergänge erkennbarer werden.
Wenn aa mit dd und dd mit ee kombiniert wird, um Stereo-Paare zu bilden, werden die Übergänge weniger erkennbar, allerdings erniedrigt sich anstelle davon die Anzahl von Stereo-Paaren, was den Bereich einer stereoskopischen Wahrnehmung reduziert. Idealerweise sollten die Bildübergänge weniger bemerkbar gestaltet werden und die Anzahl von Bild-Projektionseinrichtungen sollte erhöht werden, um den Bereich einer stereoskopischen Wahrnehmung zu vergrößern.
Mit der Anzeigevorrichtung 102, die zum Präsentieren eines weiten, stereoskopischen Wahrnehmungsbereichs geeignet ist, gerade wenn dort eine leichte Verzögerung beim Nachfolgen des Betrachtungspunkts eintritt, tritt eine Unnatürlichkeit, die von der stereoskopischen Anzeige entsteht, insgesamt nicht auf.
Dies führt zu der Erzeugung einer stereoskopischen Anzeige, die so erscheint, als wäre ein reales Objekt dort vorhanden.
Wenn die gesamte Bildanzeigevorrichtung aus einem Schwarzlicht absorbierenden Körper aufgebaut ist, und die Geräteabdeckung aus einem auf ND basierenden Glas (Kunststoff) hergestellt ist, das teilweise Licht absorbiert, kann das Anzeigegerät selbst nicht einfach gesehen werden. Mit diesem Aufbau werden feste Strukturen (wie beispielsweise Plattenrahmen, die die Anzeigevorrichtung umgeben), die tatsächlich um das angezeigte Bild herum existieren, gegen eine Sicht verdeckt, wobei als Folge davon das stereoskopisch angezeigte Bild frei von dem Einfluß dieser Strukturen ist, die dazu tendieren, den Raum um das Bild herum zu begrenzen. Mit einem solchen Aufbau kann die erwünschte Anzeige so erzeugt werden, wie dies ursprünglich in der CG-Synthetisiereinrichtung 118 berechnet ist.
Mit dem vorstehenden Aufbau ändert sich, gerade wenn sich der Betrachter bewegt und sich die Betrachtungsposition ändert, nicht nur der stereoskopische Effekt aufgrund einer binokularen Parallaxe, sondern es kann auch ein natürlicher Eindruck der Tiefe aufgrund einer Bewegungs-Parallaxe erhalten werden (wenn sich das Gesicht des Betrachters bewegt, ändert sich die positionsmäßige Beziehung des Objekts; diese Änderung der positionsmäßigen Beziehung des Objekts ist wichtig, um ein natürliches Empfinden der Tiefe zu erhalten). Weiterhin wird, gerade wenn sich die Betrachtungsposition ändert, der Winkel, den der Kopf des Betrachters zu der Anzeigeoberfläche einnimmt, konstant beibehalten, so daß keine Bilddeformation auftritt.
Dies erzielt eine sehr natürliche, stereoskopische Anzeige, die mit einem Anzeigegerät nach dem Stand der Technik nicht möglich gewesen ist.
Als nächstes wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Die Konfiguration der siebten Ausführungsform ist in Fig. 7 dargestellt, wobei dieselben Bauelemente wie diejenigen in der Konfiguration der sechsten Ausführungsform, dargestellt in Fig. 8, mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind, und eine Erläuterung solcher Teile wird nicht hier wiederholt werden. Der Unterschied zu Fig. 8 ist die Hinzufügung einer Positions-Berechnungseinrichtung 150 zum Berechnen der Position eines Betrachters, einer Subtrahiereinrichtung 151 und 152 zum Subtrahieren der Daten der Positions- Berechnungseinrichtung 150 von den Daten der Rotations-Meßeinrichtung 114, eine Rotations-Transformationseinrichtung 153, eine Perspektive-Transformationseinrichtung 154 und eine CG-Zeichnungseinrichtung 155. Die äußere Form des Anzeigeräts dieser Ausführungsform ist dieselbe wie diejenige, die in Fig. 7 dargestellt ist.
Die Aufgabe der siebten Ausführungsform ist diejenige, eine Technik zu erzielen, die schnelle Bewegungen des Betrachters aufnehmen kann, und dadurch ein stereoskopisches Bild mit einem hohen Grad einer Realität nahe zu einem realen Objekt präsentiert. Um diese Aufgabe zu lösen, wird die Position des Betrachters unter Verwendung von Signalen von der Position-Messungsverarbeitungseinrichtung 111 berechnet, unabhängig der Rotations-Meßeinrichtung 114. Durch Erhalten der Position des Betrachters unabhängig von der Rotation der Anzeigevorrichtung 102, wird eine Anzeige erreicht, die nicht durch eine Verzögerung in der Rotation der Anzeigevorrichtung 102 beeinflußt ist. Zuerst erhält die Positions-Berechnungseinrichtung 150 die Position des Betrachters in Termen von Winkeln aus der Differenz zwischen PR und PL Pegeln (dargestellt in Fig. 10), die Ausgangspegel der jeweiligen Richtungssensoren sind. Zur selben Zeit wird der Schwerpunkt des Gesichts des Betrachters unter Verwendung eines CCD-Sensors (vorzugsweise ein Infrarot-CCD-Sensor) erhalten. Wenn eine gute Genauigkeit nicht nahe einem Winkel 0 durch die Richtungssensoren erhalten werden kann, werden Positionen, die mit der Genauigkeit eines Pixels durch den CCD-Sensor gemessen sind, zu Winkeln umgewandelt und für die Messung verwendet. Die Addiereinrichtung 115 und 116 addiert die so erhaltenen Winkel zu den Rotationswinkeln hinzu, die von den Rotationsbefehlen des angezeigten Bilds, gegeben durch den Betrachter, umgewandelt sind.
Unter Verwendung der abschließend erhaltenen Winkel wendet die Rotations- Transformationseinrichtung 153 Rotations-Transformationen auf die Objektdaten an. Zwei Rotations-Transformationsverfahren werden unter Bezugnahme auf Fig. 14 beschrieben. In Fig. 14(a) bezeichnet ST ein Objekt.
Es wird angenommen, daß sich der momentane Betrachtungspunkt A zu einem Betrachtungspunkt B bewegte. Dann werden die Koordinaten-Daten des Objekts um α - β = θ für eine Konversion des Betrachtungspunkt-Winkels relativ zu dem Objekt gedreht beziehungsweise rotiert. Weiterhin wird die Differenz zwischen der Position des Betrachters und der Position der Anzeigevorrichtung 102 (der Winkel, der den Abstand von der vorderen Fläche der Anzeigevorrichtung 102 zu dem Betrachter bestimmt) durch die Subtrahiereinrichtung 151 und 152 erhalten, und der Winkel θ wird zu der Perspektive- Transformationseinrichtung 154 eingegeben.
Die Perspektive-Transformationseinrichtung 154 rotiert eine virtuelle Schirmfläche (die Fläche, auf der das Objekt perspektivisch von dem Betrachtungspunkt aus projiziert wird) um θ von V zu U, wie dies in Fig. 14(a) dargestellt ist, demzufolge wird, wenn die tatsächliche Position der Anzeigevorrichtung 102 U ist, die Schirmfläche von der virtuellen Schirmfläche V, frei von einer Rotations-Verzögerung, zu der tatsächlichen Schirmposition U, unterworfen einer Rotations-Verzögerung, transformiert, und ein Bild, das angezeigt werden soll, wird in der CG-Zeichnungseinrichtung 155 transformiert.
Um ein Verständnis zu erleichtern, ist ein Diagramm mit einem festgelegten Betrachtungspunkt in Fig. 14(b) dargestellt. Unterbrochene Linien stellen den Zustand dar, bevor Rotations- und perspektivische Transformationen verwendet werden, und durchgezogene Linien stellen den Zustand nach den Transformationen dar.
In dieser Art und Weise wird, wenn der Betrachtungspunkt abrupt geändert wird und die Anzeigefläche nicht dieser Änderung entsprechen kann, die Position der Schirmfläche für eine perspektivische Transformation eines solchen momentanen Zustands als die Differenz zwischen den Daten, die durch die Rotations-Meßeinrichtung 114 für die Anzeigevorrichtung 102 gemessen sind und den Daten, die durch die Positions- Berechnungseinrichtung 150 berechnet sind, erhalten, und der virtuelle Schirm für die perspektivische Transformation wird so gestaltet, um diesen Zustand anzupassen. Der übergangsmäßige Zustand wird durch Kompensieren der Ansprechverzögerungen der Anzeigefläche auf diese Art und Weise angepaßt, so daß dem Betrachter kein unnatürliches Gefühl vermittelt wird. Diese Anordnung macht es möglich, das Bild ohne Verzögerung auf schnelle Bewegungen des Betrachters hin zu transformieren.
Dies gestaltet das stereoskopisch angezeigte Objekt so natürlich, als wäre dort ein reales Objekt vorhanden.
Wie beschrieben ist, ist gemäß der siebten Ausführungsform, das Ansprechverhalten schnell genug, um schnellen Bewegungen des Betrachters zu folgen, so daß eine Unnatürlichkeit, die der Bewegung des Betrachtungspunkt zugeordnet ist, insgesamt nicht auftritt, und ein Bild kann präsentiert werden, das so natürlich erscheint, als wäre dort ein reales Objekt vorhanden. Dies liefert enorme, praktische Vorteile.
Weiterhin ist es, wenn eine Umhüllungseinrichtung, die die Anzeigevorrichtung 102 darin umgibt, simultan mit dem angezeigten Bild entsprechend den Rotationsbefehlen, die durch den Betrachter gegeben werden, gedreht bzw. rotiert wird, möglich, dem Betrachter ein Gefühl zu vermitteln, daß das angezeigte Bild und die Umhüllungseinrichtung 105 aus einem Teil hergestellt sind.
Weiterhin wird, wenn Anzeigeschirm-Rotationsbefehle durch Drehen der Umhüllungseinrichtung 105 gegeben werden, wenn die Last, die erforderlich ist, um die Umhüllungseinrichtung 105 zu drehen, entsprechend der Größe des Rotationswinkels und der Größe des Signalverarbeitungsbetrags variiert wird, dies dabei helfen, ein Gefühl so zu vermitteln, als wäre das Objekt real dort vorhanden.
In dem Bildanzeigegerät der sechsten und der siebten Ausführungsform wurden fünf Parallaxe-Bilder unter Verwendung des linsenförmigen Schirms angezeigt, allerdings muß die Anzahl von Parallaxe-Bildern, die verwendet sind, nicht notwendigerweise auf fünf beschränkt sein.
Weiterhin muß der Typ der Anzeigevorrichtung nicht notwendigerweise auf den linsenförmigen Typ eingeschränkt sein, sondern ein Hologramm eines bewegenden Bilds unter Verwendung einer Lichtmoduliervorrichtung, wie beispielsweise eine IP (integrale Fotografie) oder ein Flüssigkristall, können verwendet werden, bei denen Bilder durch Interferenzwellen wiedergegeben werden. In diesem Fall kann das Hologramm des sich bewegenden Bilds einen schmalen Bildbetrachtungsbereich haben, der stark die Ausführung Hologramms eines sich bewegenden Bilds erleichtert.
Das Gerät, das vorstehend beschrieben ist, verwendet infrarotes Licht oder eine TV- Kamera zur Nachführung der Bewegung des Betrachters, allerdings ist das Nachführungsverfahren nicht auf die dargestellten Formen eingeschränkt. Andere Verfahren können verwendet werden, so lange wie die Geschwindigkeits- und Genauigkeitserfordernisse erfüllt werden können.
Auch ist das Gerät so beschrieben, daß es die Fähigkeit besitzt, Bilder auszugeben, wie sie von irgendeiner Richtung unter Verwendung von CG betrachtet sind. Alternativ können Bilder, wie sie von bezeichneten Richtungen aus betrachtet sind, synthetisiert und im voraus gespeichert werden, und notwendige Bilder können aus dem Speicher aufgesucht werden. In diesem Falle können die Bilder, die durch eine Kamera fotografiert sind, gespeichert und wieder aufgesucht werden, wie dies notwendig ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann, gemäß der vorliegenden Erfindung, ein angezeigtes Objekt von irgendeiner erwünschten Richtung aus betrachtet werden, als würde es mit der Hand gehalten werden.
Weiterhin kann, wenn sich der Betrachter bewegt oder welche Richtung auch immer, für eine Anzeige bezeichnet ist, ein Bild, das die Position oder die Richtung anpaßt, zur Betrachtung präsentiert werden. Immer wenn sich der Betrachter bewegt und sich die Betrachtungsposition ändert, kann nicht nur der stereoskopische Effekt aufgrund einer binokularen Parallaxe, sondern auch ein natürliches Empfinden für eine Tiefe auch erhalten werden (wenn sich das Gesicht des Betrachters bewegt, ändert sich die positionsmäßige Beziehung des Objekts; und diese Änderung der positionsmäßigen Beziehung des Objekts ist wichtig, um ein natürliches Gefühl für die Tiefe zu erhalten).
Weiterhin wird, gerade wenn sich die Betrachtungsposition ändert, der Winkel, den der Kopf des Betrachters zu der Anzeigeoberfläche einnimmt, konstant beibehalten, das angezeigte Bild deformiert sich nicht in Abhängigkeit von der Betrachtungsposition des Betrachters und ein natürlich aussehendes Objekt kann zur Betrachtung präsentiert werden. Auch kann, durch Verdecken der gesamten Konstruktion des Bildanzeigegeräts selbst, ein stereoskopisches Bild des beabsichtigten Aufbaus zur Betrachtung präsentiert werden, ohne durch die reale Struktur beeinflußt zu werden (externe Form des Anzeigegeräts). Der Betrachter kann so ein sehr realistisches, stereoskopisches Bild beobachten.

Claims

1. Gerät zur dreidimensionalen Bildanzeige, das aufweist:

eine Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) zum Anzeigen eines Bilds von Objekten, die angezeigt werden sollen;

einen transparenten Körper (4, 105), der die Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) einhüllt;

einen Träger (5, 6, 7, 23, 103, 104) zum Tragen der Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) in einer bewegbaren Art relativ zu dem transparenten Körper (4, 105);

eine Orientierungs-Steuereinheit (8, 19, 20, 21) zum Durchführen einer Steuerung so, daß die Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) eine vorbestimmte Orientierung beibehält;

eine Positionsänderungs-Erfassungseinrichtung (2, 3, 9, 16, 17, 18) zum Erfassen einer Änderung in der Position oder einer Änderung in der Orientierung des transparenten Körpers (4, 105) von einer vorgeschriebenen, anfänglichen Position des transparenten Körpers (4, 105); und

eine Bildanzeigeveränderungseinrichtung (10, 118) zum Verändern eines Bilds, das auf der Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) angezeigt ist, wobei die virtuellen Koordinaten der Objekte, die angezeigt werden sollen, im Betrachtungspunkt transformiert sind, entsprechend dem Ergebnis der Erfassung der Positionsänderungs-Erfassungseinrichtung (2, 3, 9, 16, 17, 18).

2. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach Anspruch 1, wobei die Bildanzeigeänderungseinrichtung (10, 118) das Bild so anzeigt, als wären die Objekte, die angezeigt werden sollen, stationär, ungeachtet der Änderung der Position oder der Orientierung des transparenten Körpers (4, 105).

3. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Positionsänderungs-Erfassungseinrichtung (2, 3, 9, 16, 17, 18) einen Codierer (2, 3) zum Erfassen des Betrags einer Drehung des transparenten Körpers (4) relativ zu der Bildanzeigevorrichtung (1) und einen Orientierungs-Detektor (9) zum Erfassen der Differenz zwischen der Orientierung des transparenten Körpers (4) und der Orientierung der Bildanzeigevorrichtung (1) auf der Basis des Betrags der Rotation, erfaßt durch den Codierer (2, 3), umfaßt.

4. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Orientierungs-Steuereinheit (8, 19, 20, 21) einen Aktuator (19, 20, 21) zum Beibehalten der Bildanzeigevorrichtung (1) in einer vorgeschriebenen Orientierung auf der Basis des Ergebnisses der Erfassung, zugeführt von der Positionsänderungs- Erfassungseinrichtung (16, 17, 18), umfaßt.

5. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das weiterhin aufweist: eine Betrachterposition-Erfassungseinrichtung (101, 133, 134, 135) zum Erfassen der Position eines Betrachters, wobei das Bild entsprechend der erfaßten Betrachtungsposition des Betrachters geändert wird.

6. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach Anspruch 5, das weiterhin aufweist: eine Anzeigerichtungs-Steuereinrichtung (112, 113) zum Drehen der Bildanzeigevorrichtung zu der Richtung des Betrachters, erfaßt durch die Betrachterposition- Erfassungseinrichtung, hin.

7. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige, das aufweist:

eine Betrachterposition-Erfassungseinrichtung (101, 133, 134, 135) zum Erfassen der Position eines Betrachters;

eine Bildanzeigeänderungseinrichtung (118) zum Erzeugen eines Bilds von Objekten, die auf einer Bildanzeigevorrichtung (102) angezeigt werden sollen, wobei die virtuellen Koordinaten der Objekte, die angezeigt werden sollen, entsprechend der Betrachtungsposition des Betrachters im Betrachtungspunkt transformiert sind;

die Bildanzeigevorrichtung (102) zum Anzeigen des erzeugten Bilds; und

eine Anzeigerichtungs-Steuereinrichtung (112, 113) zum Drehen der Bildanzeigevorrichtung (102) zu der Richtung des Betrachters hin, die durch die Betrachterposition-Erfassungseinrichtung (101, 133, 134, 135) erfaßt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Anzeigerichtungs-Steuereinrichtung (112, 113) eine Bewegungseinrichtung (112, 113) zum Bewegen der Bildanzeigevorrichtung (102) unter Verwendung von zwei senkrechten Achsen (103, 104) aufweist.

8. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach Anspruch 7, das weiterhin aufweist:

eine transparente, bewegbare Abdeckung (105) zum Abdecken der Bildanzeigevorrichtung (102), und

eine Abdeckrichtungs-Änderungseinrichtung zum Drehen der Abdeckung zu der Richtung des Betrachters hin, die durch die Betrachterposition- Erfassungseinrichtung (101, 133, 134, 135) erfaßt ist.

9. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8, wobei der transparente Körper (4, 105) aus einem Material mit einem niedrigen Lichttransmissionsvermögen aufgebaut ist, um alles, außer dem angezeigten Bild, zu verdecken.

10. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) einen konkaven Spiegel (11) umfaßt, und ein Spiegelbild (12) eines angezeigten Bilds, gebildet auf dem konkaven Spiegel (11), zur Betrachtung präsentiert wird.

11. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Orientierungs-Steuereinheit (8, 19, 20, 21) einen Kreiselmechanismus (8) zum Beibehalten der Bildanzeigevorrichtung (1, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 102) in einer vorgeschriebenen Orientierung umfaßt.

12. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei

die Bildanzeigevorrichtung (1) mit einem transparenten, sphärischen Körper (22) versehen ist, der den Umfang davon abdeckt, und

der Träger (23) eine Flüssigkeit (24) ist, die zwischen dem transparenten Körper (4) und dem transparenten, sphärischen Körper (22) eingefüllt ist.

13. . Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das weiterhin aufweist

eine Bildrichtungsbezeichnungseinrichtung für den Betrachter, um die Richtung zu bezeichnen, von der ein angezeigtes Bild zu betrachten ist, wobei die Bildanzeige- Änderungseinrichtung (10, 118) ein Bild für eine Anzeige erzeugt, wie es von der Richtung, die durch die Anzeigerichtungsbezeichnungseinrichtung bezeichnet ist, betrachtet ist.

14. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei zwei oder mehr Bilder mit unterschiedlichen Betrachtungspunkten dem linken und dem rechten Auge durch die Bildanzeigevorrichtung (102) präsentiert werden.

15. Gerät für eine dreidimensionale Bildanzeige nach Anspruch 7, wobei die Bewegungseinrichtung eine Einrichtung (112, 113) zum Drehen der Bildanzeigevorrichtung (102) um die zwei senkrechten Achsen (103, 104) ist.