DE3041415A1

DE3041415A1 - Apparatus for forming multiple planar image

Info

Publication number: DE3041415A1
Application number: DE803041415A
Authority: DE
Inventors: K Egging
Original assignee: Taito Corp
Current assignee: Taito Corp
Priority date: 1979-04-13
Filing date: 1980-04-12
Publication date: 1981-04-23
Also published as: GB2061739B; IT1129215B; JPS6046994B1; IT8067566A0; GB2061739A; AU5984980A; US4306768A; WO1980002233A1; AU534554B2; KR830000781B1; BR8008171A; CH653142A5

Description

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Vorrichtung zur Erzeugung von Mehrebenenbildern

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Betrachtungsfenster, durch das man Mehrebenenbilder betrachten kann, die durch Stapeln mehrerer elementarer ebener Bilder hergestellt worden sind. Insbesondere betrifft die Anmeldung eine Vorrichtung zur Erzeugung von Mehrebenenbildern in dreidimensionaler Realistik, in denen einige der Bildelemente sich gegebenenfalls zu bewegen scheinen; diese Vorrichtung ist daher für Vergnügungsmaschinen wie Schießstände usw. geeignet.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Erzeugung von Mehrebenenbilder für Vergnügungsgalerien, Heimvergnügungsgeräte und andere gewünschte Zwecke; beispielhaft hierfür sind als Stand der Technik die US-PSn 1.821.626, 2.611.817, 2.740.833, 2.845.618, 2.888.857, 3.317.206, 3.373.654, 3.680.949 und 3.944.336.

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Es ist bereits vorgeschlagen worden, Mehrebenenbilder zur Betrachtung durch Verwendung von Spiegeln oder dergleichen zu erzeugen, denen eine dreidimensionale Realistik eigen ist; vergl. beispielsweise die genannten US-PSn 1.821.626 und 3.182.547. Die ältere dieser beiden Patentschriften schlägt weiterhin die Verwendung von zwei Bilderzeugungskammern in Kombination vor, um die Tiefenillusion zu verstärken.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die bekannten Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, daß die Anzahl der erzielbaren optischen Effekte steigt. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, die mit den bekannten Vorrichtungen erzielbaren Resultate zu verbessern.

Die Bilderzeugungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist allgemein ein Gehäuse mit einer Betrachtungsöffnung und einer primären Bilderzeugungskammer auf. Diese Kammer ist zu einer Vielzahl von Zellen unterteilt, die jeweils eine Bildquelle enthalten, die unter Beleuchtung durch die Betrachtungsöffnung hindurch über eine Vielzahl von winklig angeordneten lichtdurchlässigen spiegelartigen Elementen mit reflektierenden Oberflächen sichtbar sind. Die Bildquellen können dabei jeweils eine Projektion auf einem Bildschirm und/oder eine Videobildröhre sein, die sich über die Zellen erstreckt, oder auch reale Gegenstände, die sich in den Zellen selbst befinden.

In einigen Fällen ist erwünscht, die wahrgenommene Bildtiefe erheblich über den Umriss der Bildquelle selbst hinaus zu vergrößern. In der vorliegenden Ausführungsform wird dies erreicht, indem man die reflektierenden Oberflächen so anordnet,

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daß die Laufstrecke der reflektierten Bilder zwischen der Bildquelle und der Betrachtungsöffnung sich verlängert.

Es kann ebenfalls erwünscht sein, die Illusion einer Bewegung eines Bildes relativ zu einem anderen zu erzeugen, während die Bildquellen tatsächlich räumlich zueinander festliegen. In der vorliegenden Ausführungsform geschieht dies, indem man die reflektierenden Oberflächen so lagert, daß sie wahlweise relativ zueinander bewegbar sind.

Verwendet man als Mehrfachbildquelle eine Videobildröhre, ist die Helligkeit der Bilder aus den verschiedenen Zellen an der Betrachtungsöffnung unter Umständen infolge der verschieden langen Laufstrecken des Lichts und der unterschiedlich häufigen Durchläufe durch lichtdurchlässige Elemente nicht gleichmäßig. Es sind daher Mittel vorgesehen, um diese Helligkeitsunterschiede auszugleichen.

Weiterhin kann erwünscht sein, mit einer einzigen festen Bildquelle mehrere verwaschene oder gegeneinander verschobene Bilder zu erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform geschieht dies mit einem Paar nichtparalleler lichtdurchlässiger spiegelartiger Elemente im Weg des Bildlichts, die versetzte Mehrfachreflexionen erzeugen.

Zusätzlich zur primären Bilderzeugungskammer kann die Verwendung einer sekundären Kammer erwünscht sein, wie in der US-PS 1.821.626 beschrieben. Die sekundäre Kammer ist ebenfalls mit einer Vielzahl von festen oder bewegbaren Bildquellen versehen,

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die in der vorliegenden Ausführungsform auf einer Vielzahl beabstandeter paralleler Böden angeordnet sind, deren Breite mit der Tiefe der sekundären Kammer zunimmt, um sämtliche Bildquellen an der Betrachtungsöffnung sichtbar zu machen. In der sekundären Kammer lassen sich verschiedene Beleuchtungseinrichtungen verwenden.

Die beigefügte Zeichnung zeigt die Ausführungsform der Erfindung, die der Erfinder für derzeit am besten hält. ;

Fig. 1 ist eine schematisierte Darstellung einer Mehrebenenbilderzeugungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Teilperspektivdarstellung einer primären Bilderzeugungskammer mit realen Gegenständen als Bildquelle;

Fig. 3 ist eine schaubildliche Darstellung eines Teils der sekundären Bilderzeugungskammer mit bewegbaren Bildquellen;

Fig. 4 ist eine Darstellung des Bildeindrucks, den ein in die Vorrichtung schauender Betrachter erhält;

Fig. 5 ist eine schematisierte Darstellung einer primären Bilderzeugungskammer und zeigt eine Ausführungsform zur Vergrößerung der wahrgenommenen Bildtiefe;

Fig. 6 ist eine schematisierte Darstellung einer primären Bilderzeugungskammer, in der die lichtdurchlässigen reflektierenden Elemente relativ zueinander bewegbar sind;

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Fig. 7, 8 und 9 zeigen drei Ausführungsformen von Einrichtungen

zur Einstellung der Bildhelligkeit;

Fig. 1o zeigt schematisiert die Erzeugung von Mehrfachbildern aus einer einzigen Bildquelle.

Wie die Fig. 1 zeigt, weist die dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 1 auf, das zu einer Vielzahl von Kammern unterteilt ist, die mit 2, 3 und 4 bezeichnet sind. Die Kammer 2 kann verschiedene Anlagenteile, Regelelement^ und dergl. enthalten. Die Kammer 3 liegt an einem Ende der Kammer 2 und ist in der dargestellten Ausführungsform geringfügig aus der Waagerechten geneigt. Die Kammer 3 ist die primäre Bilderzeugungskammer. Eine sekundäre Bilderzeugungskammer 4 liegt am vorderen Ende der Kammer 3 und allgemein im rechten Winkel zu ihr.

Das Gehäuse 1 kann aus Holz oder einem anderen geeigneten lichtundurchlässigen Werkstoff hergestellt sein, enthält jedoch eine Betrachtungsöffnung 5, die offen oder alternativ mit einer transparenten Glasscheibe 6 oder dergl. abgedeckt sein kann. Die Öffnung 5 liegt am übergang zwischen den Bilderzeugungskammern 3, 4 und ist optisch mit ihnen verbunden.

Ist die Vorrichtung in Vergnügungsgalerien oder dergl. eingesetzt, kann ein Gewehr oder anderes Eingabeelement (nicht gezeigt) außerhalb der Sichtöffnung 5 angeordnet werden, um auf die gesehenen Bilder einzuwirken.

In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform soll eine^N Vielzahl von

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sichtbaren Mehrebenenbildern erzeugt werden, die in unterschiedlichen Ebenen von einer einzigen allgemein ebenen Oberfläche her liegen, die als Bildquelle dient. Zu diesem Zweck ist die untere Begrenzungsfläche der primären Bilderzeugungskammer 3 die Oberfläche bzw. der Bildschirm 7 einer Bildröhre 8, die in der Kammer 2 angeordnet ist.

Von der Fläche 7 der Bildröhre aus steht eine Vielzahl von beabstandeten Querwänden 9-12 aus aufwärts vor, deren untere Kanten vorzugsweise auf der Fläche 7 aufliegen. Die Oberkante der Vorderwand 9 ist wie bei 13 nach vorn zu einem Flansch abgewinkelt, der als Auflager für die untere Kante eines vor- und aufwärts geneigten Zweiwegspiegels 14 dient. Entsprechend sind die Zweiwegspiegel 15 - 17 mit ihren Kanten auf die Oberkanten der Wände 1o - 12 aufgelegt.

Obgleich die Elemente 14 - 17 hier als Zweiwegspiegel bezeichnet sind, soll dieser Ausdruck sämtliche geeigneten Elemente umfassen, die nach vorn zur Sichtöffnung 5 lichtdurchlässig sind und auf ihrer Vorderfläche reflektieren. Die reflektierende Oberfläche kann dabei eine Teilversilberung sein. Derartige Elemente sind halbtransparent und halbreflektierend. Es hat sich herausgestellt, daß das Reflexionsvermögen der nach vorn gewandten Oberflächen etwa 3o% oder weniger betragen sollte.

Ein Dach 18 verläuft über die Oberkanten der Spiegel 14 - 17 und nach vorn über sie hinaus als oberer Abschluß der Betrachtungsöffnung 5.

Die einzelnen Wände 9-12 bilden gemeinsam mit dem jeweils züge-

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hörigen der Zweiwegspiegel 14 - 17 eine Vielzahl von Trennwänden, die gemeinsam mit den Gehäusewänden die primäre Kammer 3 zu einer Vielzahl von Zellen 19 - 21 unterteilen, die hintereinander über die Fläche 7 der Bildröhre 8 aufgereiht sind. Diese Zellanordnung unterteilt auch die Bildröhrenober-'-fläche 7 zu einer Vielzahl von querverlaufenden Bildbereichen bzw. beleuchteten Bildquellen 22 - 24, die in unterschiedlicher. Tiefe relativ zur Betrachtungsöffnung 5 liegen.

Die Bildröhre 8 kann auf irgendeine geeignete Weise angesteuert werden - beispielsweise mit einer Logikplatine 25 mit einer Stromversorgung 26 und weiterhin einem Microcomputersystem wie das Modell TRS-80, das in den V.St.A. von der Firma Radio Shack vertrieben wird. Ein solches System kann einen Tastatureingang 27, eine Bandspeichereinheit 28 sowie einen

Videomonitor 29 enthalten. Der Microcomputer kann auf die Ετι

zeugung eines oder mehrerer beliebiger Bilder auf dem Bildschirm 7 der Bildröhre programmiert werden, die die Bildquellen darstellen.

Die auf dem Bildschirm 7 erzeugten Bilder werden durch die Zellen 19-21 hindurch zur Betrachtungsöffnung 5 geworfen, wo der Betrachter si|e sehen kann. Das Bild im Bildbereich läuft dabei aufwärts durch die Zelle 19, wird vom Spiegel nach vorn geworfen und verläuft sodann von hinten durch den Spiegel 14 und schließlich zur Öffnung 5. Entsprechend läuft das Bild aus dem Bildbereich 23 durch die Zelle 2o aufwärts, wird vom Spiegel 16 !reflektiert und läuft dann von hinten durch die Spiegel 15, 14 ziur öffnung 5. Schließlich läuft das Bild aus dem Bildbereich |24 durch die Zelle 21 aufwärts, wird vom hintersten Spiegel 1|7 reflektiert und läuft dann von hinten durch die Spiegel 16i, 15 und 14 zur öffnung 5.

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Obgleich das auf dem Bildschirm 7 ursprünglich erzeugte Bild allgemein ebenflächig ist, weist das an der öffnung 5 der Kammer 3 sichtbare Bild mehrere Bildebenen auf, wenn es in mehr als einer Zelle erzeugt wird. Erzeugt man beispielsweise auf dem Bildschirm 7 eine Linie in nur einer Zelle, sieht der Betrachter diese Linie in einer einzigen Ebene in einer Tiefe, die der desjenigen der Spiegel 15 - 17 entspricht, der die Linie reflektiert. Erzeugt man jedoch eine Linie, die diagonal über den gesamten Bildschirm verläuft, sieht der Betrachter drei kurze Linien in drei verschiedenen Ebenen, die scheinbar an den übergängen zwischen den Zellen bzw. an den Trennelementen ineinander übergehen. Es ist mit nur einer einzigen Linie eine Vielzahl von Effekten möglich, indem man die Linie bewegt, verkürzt, verlängert, krümmt oder dergl. Auch mit einem aus Punkten aufgebauten Bild lassen sich bemerkenswerte Tiefeneffekte erzielen, insbesondere wenn die Bildpunkte ein/aus-programmiert werden. Natürlich sind auch Kombinationen unterschiedlicher Bildarten und -farben möglich.

Die Wände 9-12 sind so angeordnet, daß sie einen direkten Einblick des Betrachters an der öffnung 5 auf den Bildschirm 7 sperren. Dieser direkte Einblick ist sehr unerwünscht, da er die Tiefenillusion zerstört.

In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, anstelle des oder zusätzlich zu dem auf dem Bildschirm 7 erzeugten ebenen Bild eine dreidimensionale Bildquelle vorzusehen. Wie die Fig. 2 zeigt, ist eine Vielzahl dreidimensionaler Gegenstände wie Spielzeugautos 3o in den Zellen zwischen den Trennwänden und auch zwischen dem Bildschirm 7 und den jeweiligen Spiegeln 15 - 17 angeordnet. Die Autos 3o lassen sich mit einer separaten Lichtquelle (nicht gezeigt) von der Bildröhre 8 her von der Rückseite silhouettenartiq beleuchten. In den BiId-

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bereichen 22 - 24 kann man ebene Bilder erzeugen, die sich dann mit den Autobildern zusammenfügen. Weiterhin kann man die Autos 3o in den Zellen bewegen, um die Szene realistischer darzustellen.

Die hier erläuterten Ausführungsformen machen es auch möglich, ein Betrachtungsbild an der öffnung 5 zu erzeugen, dessen Quelle unabhängig von der Bildquelle auf dem Bildschirm 7 ist, wobei die beiden Bilder jedoch zu einem Verbundbild zusammengefügt werden können.

Die Fig. 1 zeigt, daß eine solche Bildquelle entsteht, wenn man die primäre Bilderzeugungskammer 3 hinter der Zelle 21 verlängert, indem man das Dach 18 nach hinten zieht, die Trennwand 12 nach hinten zu einem Flansch 31 abwinkelt und das Dach mit dem Flansch mit einer allgemein vertikalen Wandung 32 verbindet, so daß eine weitere Zelle 33 entsteht. Die Wand 32 befindet sich dabei auf der von der öffnung 5 abgewandten Seite der Spiegel 14 - 17. Ein auf der Vorderfläche der Wandung 32 befindliches und geeignet beleuchtetes Bild (vergl. bei 34) - beispielsweise eine gemalte Szene - wird durch die Zweiwegspiegel 17 - 14 hindurch zur öffnung 5 geworfen und vereint sich dort mit den vom Bildschirm 7 her gespiegelten Bildern.

Ist keine Zelle 33 vorhanden, braucht der Spiegel 17 kein Zweiwegspiegel zu sein.

Weitere Bildelemente kann man mit einer sekundären Bilderzeugungsquelle erzeugen. Zu diesem Zweck (vergl. wieder die Fig.1)

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wird die Kammer 4 dadurch gebildet, daß der Wandteil 35 des Gehäuses 1 von der öffnung 5 her abwärts gezogen wird, während eine nach hinten von ihr beabstandete vertikale Wandung 36 vom Flansch 13 am Spiegel 14 abwärts vorsteht und ein Boden 37 die Wandungen 35 und 36 miteinander verbindet. Das obe-_: re Ende der sekundären Kammer 4 ist allgemein offengehalten zur Vorderseite des Spiegels 14, so daß eine beleuchtete Bild— quelle in der Kammer vom Spiegel zur öffnung 5 reflektiert wird, und zwar zusätzlich zu bzw. in Kombination mit den Bildern aus der Kammer 3.

In der vorliegenden Ausführungsform liefert die Kammer 4 eine Vielzahl von Bildquellen sowohl auf der hinteren Abschlußwand 36 als auch auf dem Boden 37. Die Bildquelle auf dem Boden 37 kann dabei eine Bemalung sein wie bei der Wand 32 der Zelle 33. Zusätzlich kann man auf dem Boden 37 eine veränderbare Zeichensichtdarstellung 38 vorsehen, die Spielergebnisse, die Uhrzeit oder dergl. abhängig vom jeweiligen Einsatz der Vorrichtung sichtbar ausgibt.

Die Bildquellen auf der Abschlußwand 36 können sich auf einer Vielzahl von vertikal beabstandeten Böden 39-41 oder anderen bildbildenden Elementen befinden, die quer durch die Kammer verlaufen, wobei die Böden mit dem Abstand vom Spiegel 14 breiter werden, um sie sichtbar zu machen. Die Böden 39 - 41 sind in unterschiedlichen Farben und/oder an ihren Oberseiten unterschiedlich gemustert ausgestaltet, so daß sie nicht unterscheidungslos im wahrgenommenen Bild aufgehen.

Die Böden 39-41 bieten eine Bilderzeugung in mehreren Ebenen,

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die, wenn mit den Bildern aus der primären Kammer 3 vereint, dem ursprünglichen Bild Farbe und Tiefe hinzufügt.

Der Boden 37 und die Böden 39-41 lassen sich beispielsweise mit einer Lichtquelle 42 im oberen Teil der Kammer 4 unmittelbar unter der Sichtöffnung 5 beleuchten. Damit das Licht aus der Quelle 42 nicht vom Spiegel 14 reflektiert wird, liegt unter der öffnung 5 zwischen Lichtquelle 42 und dem Spiegel 14 eine Blende. Weitere Beleuchtung kann mit Hilfe der Lichtquellen 44 - 46 erfolgen, die dicht unter den Böden 39 - 41 liegen, und indem man die Unterseite der Böden hellfarbig ausführt, so daß sie als Beleuchtungshilfe das Licht jeweils auf die nächstuntere Lichtquelle werfen.

Wie die Fig. 1 zeigt, sind die Bildquellen 39-41 auf der seitlichen Abschlußwand 36 festliegend angeordnet. Es kann erwünscht sein, sich bewegende Bildquellen vorzusehen. Zu diesem Zweck sind, wie die Fig. 3 zeigt, mehrere Gruppen 47, 4 8 der Böden vorgesehen, wobei jede Gruppe jeweils den Böden 39-41 entsprechend ausgestaltet ist und die Gruppen jeweils querverlaufend nach außen von einem Endlosriemen 49 abstehen, der in einem Schlitz 50 in der Abschlußwand 36 läuft. Der Riemen 49 wird beispielsweise mit einem Elektromotor 51 angetrieben, der mit einem Schalter 52 ein- und ausgeschaltet wird und die Böden über die Länge der sekundären Kammer 4 bewegen kann. Auf diese Weise lassen sich die Gruppen von Mehrebenenbildern zum Betrachter hin und von ihm weg bewegen.

In beiden Kammern 3 und 4 sollten diejenigen Elemente, die keine Bildquellen darstellen, beispielsweise durch Anstreichen

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mit schwarzer Farbe unsichtbar gemacht werden. Diese Elemente sind beispielsweise die Trennwände 9 - 12, der Flansch 13, das Dach 18, die Wände 35, 36 sowie die Blende 43.

Die Fig. 4 zeigt das Wahrnehmungsbild in der Öffnung 5, wenn die Vorrichtung als Schießstand oder dergl. in einer Vergnügungsgalerie aufgebaut ist. Dabei sind sowohl die primäre als auch die sekundäre Bilderzeugungskammer 3 und 4 genutzt. Wie dargestellt, sind die Böden 39 - 41 als Auflager für Pfeifen, Enten und Flaschen wahrnehmbar, bei denen es sich tatsächlich um Abbilder der zugehörigen Zellen 19 - 21 handelt. Diese Abbilder lassen sich so programmieren, daß sie ihre Gestalt ändern, verschwinden und erneut auftauchen und auch sich in ihren Ebenen oder zwischen den einzelnen Bildebenen bewegen. Die Abschlußwand 37 trägt dabei die erwähnte Zeichendarstellung sowie eine geeignete graphische Ausgestaltung.

Es kann eine Illusion größerer Tiefe zwischen den Bildquellen 22 - 24 des Bildschirms 7 erwünscht sein. In der Fig. 1 ist die normale Tiefe der vom Bildschirm 7 ausgehenden Bilder dadurch begrenzt, daß die tatsächliche Laufstrecke unmittelbar vom Bildschirm 7 über die Spiegel zur Betrachtungsöffnung 5 verläuft. Diese Einschränkung läßt sich durch einen Aufbau beseitigen, wie er in der Fig. 5 gezeigt ist; in dieser Ausführungsform müssen mindestens einige der Bilder auf dem Bildschirm 7 eine längere Strecke zurücklegen, bis sie die Betrachtungsöffnung 5 erreichen.

Zu diesem Zweck sind die Spiegel 15a - 17a vorgesehen, die allgemein den Spiegeln 15 - 17 der Fig. 1 entsprechen.

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Das Bild der vordersten Bildquelle 22 läuft in der Zelle 19a aufwärts und wird vom Spiegel 15a wie in Fig.1 reflektiert.

Das Bild der mittleren Bildquelle 2 3 läuft vom Bildschirm aus '-_■ aufwärts, wird von zwei winklig liegenden normalen Spiegeln 53, 54 erst nach hinten und dann aufwärts und von dort auf den Zweiwegspiegel 16a reflektiert. Auf diese Weise wird in der : Zelle 20a die Laufstrecke des Bildes gegenüber der Zelle 20 und auch gegenüber der Laufstrecke in der Zelle 19a verlängert.

Das Bild der hinteren Bildquelle 24 läuft vom Bildschirm aus aufwärts, wird von den winklig angeordneten normalen Spiegeln 55, 56 erst rückwärts und dann aufwärts auf den Spiegel 17a gelenkt. Dadurch wird die Laufstrecke des Bildes in der Zelle 21a gegenüber der der Zelle 21 und auch gegenüber der der Zellen 19a, 20a verlängert.

Die resultierende Verlängerung der Laufstrecke der Bilder in den Zellen 20a, 21a bewirkt eine Vertiefung des schließlich wahrgenommenen Bildes.

Wie die Fig. 1 zeigt, sind die Spiegel 14 - 17 allgemein parallel zueinander angeordnet. Dabei treten jedoch zwischen ihnen oft unerwünschte Reflektionen auf, die in der öffnung 5 wahrnehmbar sind. Sie lassen sich jedoch wahlweise beseitigen, indem man eine Antireflexabschirmung 57 im oberen Teil mindestens einiger Spiegel auf deren Rückseite anbringt. Dabei kann es sich um eine opake Beschichtung oder ein opakes Element handeln.

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Es kann zuweilen erwünscht sein, die Illusion einer Bewegung des Bildes in einer oder mehreren Zellen relativ zum Bild in den anderen Zellen der primären Kammer 3 zu erzeugen. Obgleich das Programm, mit dem die Bilder auf dem Bildschirm 7 erzeugt werden, seinem Wesen nach digital ist, lassen sich für den Betrachter auch analoge Bewegungen erzeugen. Obgleich also die Bildquelle 22 - 24 räumlich festliegt, kann man dem wahrgenommenen Bild Bewegung erteilen.

Zu diesem Zweck, und wie für die Ausführungsform der Fig. 6 gezeigt, sind die Spiegel 15b, 16b, 17b an ihren Unterkanten wie bei 59 - 61 schwenkbar mit den Oberkanten der Trennwände 10 - 12 verbunden. Die Oberkantenteile der Spiegel 15b - 17b sind über die Glieder 62 - 64 mit einer geeigneten Kurbelmechanik 65 - 6 7 verbunden gezeigt, die auf geeignete Weise wie beispielsweise mit den Schaltern 68 - 70 - betätigt werden kann. Dreht eine oder mehrere der Kurbeln, verschiebt sich das von dem jeweiligen Spiegel reflektierte relativ zu den von den anderen Spiegeln reflektierten Bildern, so daß das Bild auf dem Bildschirm 8 sich zu bewegen scheint.

Die Helligkeit des Bildes auf dem Bildschirm einer Videobildröhre (beispielsweise 7 in Fig. 1) ist im allgemeinen über den Bildschirm etwa konstant. Die Helligkeit des in der öffnung 5 wahrgenommenen Bildes ist jedoch unterschiedlich, da die Bilder aus den einzelnen Zellen unterschiedlich behandelt werden. So wird in Fig. 1 das Bild in der Zelle 19 vom Spiegel 15 reflektiert und durchläuft ein lichtdurchlässiges Element 14. Das Bild der Zelle 20 wird vom Spiegel 16 reflektiert und durchläuft zwei lichtdurchlässige Elemente 15, 14, während das Bild der Zelle 21 vom Spiegel 17 reflektiert wird und durch drei derartige Elemente 16, 15, 14 hindurchtritt. Nimmt

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man eine etwa konstante Helligkeit auf dem Bildschirm 7 der Bildröhre 8 an, ist das in der Öffnung 5 wahrgenommene Bild in seinen mehreren Ebenen von vorn nach hinten fortschreitend dunkler. Die Vorrichtung nach Fig. 1 stellt folglich die Helligkeit in den wahrgenommenen Bildern relativ zu der an der Quelle herrschenden Bildhelligkeit ein.

Es kann erwünscht sein, die aus den einzelnen Zellen wahrgenommenen Bildhelligkeiten einander anzugleichen, wie beispielsweise in der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform. In dieser Ausführungsform liegen zusätzliche lichtdurchlässige Elemente im Weg der Bilder in den Zellen 19, 20 und verlaufen zwischen den zugehörigen Trennwänden. Zwei derartige Elemente 71 befinden sich in der Zelle 19 zwischen der Bildröhre 8 und dem Spiegel 15 und ein derartiges Element 72 in der Zelle 20 zwischen der Bildröhre und dem Spiegel 16; in der Zelle 21 ist kein zusätzliches Element vorgesehen. Haben die Elemente 71, 72 den gleichen Transmissionsgrad wie die Zweiwegspiegel 15, 16, ist die Bildhelligkeit in der öffnung 5 für alle Zellen die gleiche, da für jede Zelle das vom zugehörigen Spiegel reflektierte Licht durch die gleiche Anzahl lichtdurchlässiger Elemente hindurchtritt - in diesem Fall zwei. Die Anzahl und die Wirkung der zusätzlichen lichtdurchlässigen Elemente nimmt in rückwärtiger Richtung ab, um die größere Anzahl der Spiegel 15, 16 auszugleichen, die die Bilder von hinten nach vorn durchlaufen müssen.

Die Fig. 8 zeigt eine weitere Methode, um die Helligkeit der wahrgenommenen Bilder auszugleichen. Dabei ist der Microcomputer so programmiert, daß auf dem Bildschirm der Bildröhre drei Teile 22a - 24a entstehen, die den Bildquellen 22 - 24 entsprechen, wobei der hinterste Teil 24a am hellsten ist und

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die anderen Teile nach vorn hin zunehmend dunkler werden.

Die Fig. 9 zeigt einen weiteren Weg, um die wahrgenommenen BiI-der zu egalisieren. In diesem Fall sind transparente Filterfolien 73, 74 unterschiedlicher Färbung auf die Bildquellen 22, 23 aufgelegt, wobei die Farbunterschiede eine Helligkeitsänderung unter den Zellen bewirken. Beispielsweise ergeben eine violette Folie 73 und eine gelbe Folie 74 Farbe im allgemeinen einen Helligkeitsausgleich des wahrgenommenen Bildes. Auch lassen sich Folien nur einer Farbe, aber mit unterschiedlicher Deckung verwenden.

In einigen Fällen kann es erwünscht sein, in einen oder mehreren der Zellen der primären Kammer 3 einen Verwaschungseffekt zu erzeugen. Wie die Fig. 10 zeigt, ist ein Paar beabstandeter, aber nicht paralleler Spiegel 75, 76 zwischen der Bildquelle 22 und dem Spiegel 15 angeordnet. Die Spiegel 75, 76 entsprechend dem Spiegel 15 dahingehend, daß es sich um lichtdurchlässige halbtransparente Zweiwegspiegel handelt, die mit ihren reflektierenden Hauptflächen einander zugewandt angeordnet sind. Das von der Bildröhre 22 zum Spiegel 15 laufende Bild muß durch die Spiegel 75, 76 hindurchtreten und wird dabei, wie die Pfeile zeigen, mehrfach zwischen den nicht parallelen Spiegelflächen hin und her und dann zum Spiegel 15 reflektiert. Die Spiegeloberflächen brauchen nicht unbedingt parallel zu liegen, da bei einer anderen als der direkten Betrachtung dennoch Mehrfachbilder entstehen.

Das Konzept der Fig. 10 läßt sich mit einer beliebigen Anzahl der Zellen verwenden und auch dazu verwenden, die aus den Zellen wahrnehmbare Bildhelligkeit zu beeinflussen. Da, wie gezeigt,

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das Licht schließlich durch eine größere Anzahl optischer Elemente hindurchtreten muß, nimmt seine Helligkeit ab.

Obgleich viele der grundlegenden Konstruktionsteile, die zu den Kammern 3, 4 erläutert worden sind, als rechteckig dargestellt sind, ist diese Form nicht unbedingt nötig. Um die Perspektive zu ändern, kann man die Kammer- und Zellwände konvergierend oder divergierend anordnen.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung erlaubt, eine Vielzahl von Illusionen für den Betrachter zu erzeugen und ist im Konzept und im Betrieb äußerst vielseitig und wirtschaftlich einsetzbar. Um den Tiefeneffekt zu erzeugen, sind weder mehrfarbige polarisierte oder andere spezielle Brillengläser erforderlich.

Innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die Patentansprüche definiert ist, läßt die Erfindung sich auch vielfach anders ausführen als hier beschrieben.

Wie bereits erwähnt, läßt die Vorrichtung zum Erzeugen von Mehrebenenbildern nach der vorliegenden Erfindung sich für sämtliche Arten von Spielmaschinen für Vergnügungsgalerien oder Wohnräume - beispielsweise Schießstände und dergleichen - einsetzen, um realistische Bildeffekte zu erzeugen und das Spielvergnügen zu erhöhen. Weiterhin ist sie geeignet für alle Arten von dreidimensionalen Darstellungsanordnungen, Landkartensicht anordnungen, Ladenfenster oder sonstige Werbeträger sowie für Lehr- und Ausbildungsgeräte.

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Claims

2 4. Nov. 1980 PATENTANWÄLTE O Π / 1 / 1 Dr.-lng. HANS RUSCHKE * U ^ 1^ i Dipl.-Ine. OLAF RUSCHKE Dipl.-Ing. HANS E. RUSCHKE Pienzenauerstra&e 2 8000 MÖNCHEN 80 T 1330 H TAITO CORPORATION Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Erzeugen von Mehrebenenbildern, gekennzeichnet durch (a) ein Gehäuse (1) mit einer Betrachtungsöffnung (5), (b) eine Bildererzeugungskammer (3) im Gehäuse, (c) Trennwände (9, 10, 11), die in der Kammer eine Vielzahl einzelner Zellen (19, 20, 21) bilden, (d) eine beleuchtete Bildquelle (22, 23, 24), die in mindestens einer der Zellen zwischen den Trennwänden liegt, und (e) geneigte lichtdurchlässige Spiegel (14, 15, 16, 17), die einen Teil der Zellen bilden und das Bild von der Bildquelle zur Betrachtungsöffnung lenken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beleuchtete Bildquelle ein dreidimensionaler Gegenstand (3o) ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beleuchtete Bildquelle eine BiIderzeugungseinrichtung mit einer allgemein ebenflächigen Projektionsfläche (7) aufweist, die eine Grenzfläche der Kammer (3) bildet, und daß die Trennwandanordnung eine Vielzahl von Trennwandelementen aufweist, die von der Projektionsfläche in die Kammer hinein vorstehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Spiegel Fortsetzungen der Trennwandelemente bilden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Trennwandelemente eine Einrichtung bilden, die einen direkten Blick auf die Projektions fläche von der Betrachtungsöffnung her sperren.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Bildquelle (38, 39, 40, 41) optisch mit der Betrachtungsöffnung verbunden und von der ersten Bildquelle (22, 23, 24) unabhängig ist, um wahlweise in der Öffnung ein wahrnehmbares Bild zu erzeugen, das sich aus den Bildern der ersten und der zweiten Bildquelle zusammensetzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Bildquelle von der Betrachtungsöffnung weit entfernt (32) liegt und sich die lichtdurchlässigen Spiegel zwischen beiden befinden.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zweite Bilderzeugungskammer, an deren einem Ende angrenzend an die Betrachtungsöffnung einer (14) der lichtdurchlässigen Spiegel liegt, wobei die zweite Bildquelle am dem letztgenannten Spiegel entgegengesetzten Ende (37) der zweiten Kammer liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zweite Bilderzeugungskammer (4), an deren der Betrachtungsöffnung zugewandtem Ende einer der Spiegel liegt und in der sich die zweite Bildquelle befindet, die eine Vielzahl beabstandeter bildbildender Elemente (39, 40, 41, 47, 48) zwischen den beiden Kammerenden angeordnet enthält.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bildbildenden Elemente (39, 40, 41) quer über die zweite Kammer verlaufen und mit wachsendem Abstand vom letztgenannten Spiegel breiter werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (42) an der Betrachtungsöffnung und am letztgenannten Spiegel, die das bildbildende Element beleuchtet, und durch eine Blende (43) zwischen der Lichtquelle und dem letztgenannten Spiegel.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, mit der die beabstandeten bildbildenden Elemente (47, 48) innerhalb der zweiten Kammer in Bewegung versetzt werden können.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die die Elemente bewegende Einrichtung einen Endlosriemen (49), auf dem die beabstandeten bildbil- : denden Elemente angeordnet sind, sowie einen Antrieb (51) aufweist, der den Riemen antreibt, um die Elemente zu bewegen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, gekennzeichnet durch optische Mittel (53, 54, 55, 56) in mindestens einigen der Zellen, um die wahrgenommene Bildtiefe zwischen der Bildquelle gegenüber der tatsächlichen Bildtiefe zu vergrößern.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtdurchlässigen Spiegel das Bild von der Bildquelle zur Betrachtungsöffnung lenken und daß Mittel zum Verschieben des Bildweges vorgesehen sind, mit denen der Weg des Reflexionslichtes verschoben werden kann, um die Illusion einer Bildbewegung zu erzeugen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15> dadurch gekennzeichnet , daß das Bild an der Bildquelle räumlich festliegt und die den Bildweg verschiebende Einrichtung eine Antriebseinrichtung (59 bis 7o) ist, die die lichtdurchlässigen Spiegel in der Kammer in Bewegung versetzt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Mittel zur Einstellung der relativen Helligkeit des in der Betrachtungsöffnung wahrgenommenen Bildes relativ zur tatsächlichen Helligkeit der Bildquellen in den Zellen.

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30AH15

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtdurchlässigen Spiegel die Mittel zur Helligkeitseinstellung sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Helligkeitseinstellung lichtdurchlässige Elemente (71, 72) aufweist, die zwischen den Trennwänden verlaufen und zwischen der Projektionsfläche und den Spiegeln angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der lichtdurchlässigen Spiegel, durch die ein Bild aus einer Zelle laufen muß, mit wachsendem Abstand der Zelle von der Betrachtungsöffnung zunimmt, und daß die Anzahl der lichtdurchlässigen Elemente, durch die ein Bild aus einer Zelle laufen muß, mit wachsendem Abstand abnimmt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtdurchlässigen Elemente ein Paar nichtparalleler Elemente sind, die in einer Zelle liegen und deren reflektierende Oberflächen einander zugewandt sind, um an der Betrachtungsöffnung mehrere voneinander unabhängige Bilder zu erzeugen.

22. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Bildvervielfältigungseinrichtung in mindestens einer der Zellen angeordnet ist, die aus dem von der Bildquelle in der Zelle ausgehenden Bild eine Vielzahl von Bildern erzeugt.

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2*

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß die Vervielfältigungseinrichtung ein Paar nichtparalleler lichtdurchlässiger Elemente (75,76) aufweist, die in der Zelle angeordnet sind und reflektierende Oberflächen haben.

24. Vorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß die lichtdurchlässigen Spiegel allgemein parallel zueinander verlaufen und daß Antireflexabschirmungen (57) hinter mindestens einigen der Spiegel angeordnet sind, um unerwünschte Reflexionen zwischen den Spiegeln zu verhindern.

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