DK170314B1 - Skærmsimulatorvindue - Google Patents

Description

DK 170314 B1

Den foreliggende opfindelse vedrører en skærmsimulator, der indbefatter et vindue, gennem hvilket en afbildning af en scene kan iagttages, en skærm, der er anbragt umiddelbart bag vinduet, og et spejl, der er anbragt bag skærmen og er syn-5 ligt gennem vinduet, idet scenen, som ved hjælp af en projektor projiceres på skærmen, er synlig i spejlet gennem vinduet. Skærmsimulatoren tjener til at give personer, som iagttager vinduet, en realistisk simulering af tilsyneladende omgivelser og begivenheder.

10 Simulatorer benyttes i dag i hovedsagen til træning af servicepersonel, specielt flypiloter, idet simulatoren er således indrettet, at den pågældende person, som ser ind i simulatoren, ser en forholdsvis realistisk afbildning af en scene, der tidligere er optaget på film eller videobånd. De i dag be-15 nyttede simulatorer er generelt kun egnede til brug for en enkelt person eller et meget lille antal personer, og som følge af de lystab, der optræder i sådanne systemer, kan de lave oplysningsniveauer være en yderligere begrænsning.

Fra USA patent nr. 4.167.311 kendes en sådan skærmsimulator 20 til brug i flysimulatorer. Denne kendte skærmsimulator har en halvkugleformet projektionsskærm, i hvilken der er udformet et vindue. Iagttageren befinder sig inde i det rum, der er afgrænset af den halvkugleformede skærm, og i det samme rum befinder sig en projektor, der projicerer et billede gennem 25 åbningen i den halvkugleformede skærm. Det projicerede billede rammer et bag vinduet anbragt hulspejl, som reflekterer de modtagne stråler således, at de rammer bagsiden af en lille projektionsskærm, der ligeledes er anbragt bag vinduet mellem den halvkugleformede skærm og spejlet. Den afbildning, der 30 således dannes på den lille skærm, reflekteres af hulspejlet gennem vinduet tilbage til iagttageren.

Skærmsimulatoren ifølge opfindelsen, der er af den indledningsvis nævnte art, er ejendommelig ved, at skærmen har skiftevis uigennemskinnelige skærmdele og transparente skærm-35 dele samt organer til at bringe til hinanden grænsende uigen- 2 DK 170314 B1 nemskinnelige skærmdele og transparente skærmdele til at * skifte med en sådan hastighed, at tilstedeværelsen af skærmen ikke er synlig for en iagttager, og at de flader af de uigen- * nemskinnelige skærmdele, der vender bort fra vinduet og 5 danner en partiel skærm, er egnet til at modtage et projiceret billede fra projektoren, som er indrettet til at projicere billedet af en scene på disse flader således, at lys fra projektoren ikke er direkte synligt for en iagttager, der betragter vinduet, medens det projicerede billede af scenen 10 fremtræder på de uigennemskinnelige skærmdele, hvorved kun det scenebillede, der er projiceret på den partielle skærm kan ses i spejlet gennem vinduet.

Ved skærmsimulatoren ifølge opfindelsen, som samtidigt kan betragtes af et forholdsvis stort antal personer, kan der 15 opnås en forøget realisme med større frihed i valg af lysstyrke og dermed en forbedret billeddannelse. Samtidig er fremstillingsprisen forholdsvis lav.

Simulatorer ifølge opfindelsen kan benyttes på talrige måder. Eksempelvis kan den anvendes i en lukket kabine eller kapsel, 20 der har front- og sidevinduer, og i hvilken flere personer samtidigt kan opholde sig og bringes til at forestille sig, at de sidder i en bus, et tog, et fly, en undervandsbåd eller en rumkapsel. I hvert af vinduerne afbildes ved hjælp af simulatoren en passende scene, så at det for personerne i 25 kabinen føles, som om de foretager en rejse på land, under vand eller i rummet. Ved en anden anvendelse kan simulatoren ifølge opfindelsen benyttes som en del af en flysimulator, en racerbilsimulator eller lignende.

Skærmen, som benyttes i skærmsimulatoren ifølge den fore-30 liggende opfindelse kan være konstrueret på mange forskellige måder. I én udførelsesform for opfindelsen omfatter skærmen flere med indbyrdes afstand placerede lameller, der mellem sig afgrænser flere åbninger, som bevæges kontinuerligt forbi vinduet, eller som bringes til oscillere foran vinduet op og 35 ned eller fra side til side. I en anden udførelsesform er der 3 DK 170314 B1 tilvejebragt en kontinuerlig skærm med en række med indbyrdes afstand placerede udskæringer, transparente dele eller mellemrum eller et skakbrædtmønster af skærmdele og transparente dele. I en anden udførelsesform omfatter skærmen en roterende 5 skive, der har flere skærmsegmenter, der er adskilt af mellemrum eller transparente segmenter.

I en yderligere alternativ udførelsesform for opfindelsen omfatter skærmen en række af parallelle lameller, der hver er monteret således, at de kan rotere omkring en længdeakse 10 parallel med pågældende lamels længdeakse, men placeret uden for lamellen. Til fjernelse af flimren, skygger og moirevirk-ninger er det ønskeligt, at de transparente dele og skærmdelene af skærmen skifter plads med en hastighed på mindst 45 gange pr sekund og mere fordelagtigt 60 gange pr sekund.

15 Det foretrækkes, at skærmen og spejlet ligger i i alt væsentligt parallelle planer i en placering ved siden af hinanden. Dette kan hensigtsmæssigt opnås, hvis skærmen udformes af en folie af transparent materiale, såsom glas coatet med en coating, fx galeniumarsenid, der elektrisk kan gøres uigen-20 nemskinnelig eller transparent. Herved kan zoner af skærmen intermitterende skiftes fra at være transparente dele og til at være skærmdele af skærmen. Frembringelsen af en coating, der kan skiftes fra at være reflekterende og til at være transparent og vise versa, ville muliggøre, at spejlet kunne 25 formes i plan form svarende til skærmens form.

Spejlet kan være et helt spejl, men i de foretrukne udførelsesformer for opfindelsen er spejlet enten et bevægeligt opdelt spejl med reflekterende og ikke-reflekterende dele, eller er et en-vejs eller partielt spejl. I specielt fore-30 trukne udførelsesformer for opfindelsen er spejlet et bevægeligt, segmenteret spejl, der er udformet således, at det udviser linseegenskaber, når det bevæges. Hvis spejlet er et bevægeligt spejl med efter hinanden følgende reflekterende og ikke-reflekterende dele, er det vigtigt, at de alternerende 35 ikke-reflekterende dele af spejlet er placeret ud for skær- 4 DK 170314 B1 mens skærmdele, så at lyset fra projektoren ikke er direkte synligt for iagttageren gennem vinduet.

Det er ønskeligt, at der mellem skærmen og en iagttager er indføjet en linse i det tilfælde, at spejlet ikke i sig selv 5 er krumt, så at det ikke har egne linseegenskaber. Tilstedeværelsen af en sådan linse kan i første række udnyttes til at placere billedet tilsyneladende i uendelig afstand.

Det er væsentligt i forbindelse med den foreliggende opfindelse, at det billede, som projiceres fra projektoren, først 10 dannes på en skærm, hvis billede derefter reflekteres af et spejl til iagttageren. Den blotte refleksion af et billede på en skærm vil ikke tilvejebringe fordelene ved konstruktionen ifølge opfindelsen. Disse fordele er i de foretrukne udførelsesformer for opfindelsen følgende: 15 i) billeder kan iagttages bekvemt, præcist og med kor rekt perspektiv fra forholdsvis kort afstand og i tilnærmelsesvis vilkårlig vinkel, ii) placeringen af billedet kan forekomme at være klart sammenhængende med siderne af vinduesåbningen og ikke 20 et stykke uden for vinduet, iii) det er ikke muligt at se forbi, omkring, bag eller mellem billedet og de omgivende sider af vinduesåbningen, og iv) billedstørrelsen svarer til størrelsen af betragt- 25 ningsvinduet og ikke en større størrelse længere borte; følgelig reduceres priserne og dimensionerne for udstyret væsentligt.

Projektoren kan være en vilkårlig konventionel projektor, i hvilken der benyttes konventionelt lys eller laserlys. Bille-30 det kan være forudoptaget på film eller bånd eller kan være 5 DK 170314 B1 en "direkte" projektion af en begivenhed, der finder sted på at andet sted.

Opfindelsen kan implementeres i mange forskellige former, og for at opfindelsens art bedre kan forstås, vil der i det 5 efterfølgende blive beskrevet, tjenende som eksempel, flere sådanne udførelsesformer under henvisning til tegningen, på hvilken:

Fig. 1 viser en person, der sidder ved siden af en skærmsimulator ifølge opfindelsen, 10 fig. 2 et snit gennem den i fig. 1 viste skærmsimulator, fig. 3 et snit gennem en modificeret udførelsesform for en skærmsimulator ifølge opfindelsen visende brugen af et roterende spejl, fig. 4 tilsvarende en anden udførelsesform for opfindel- 15 sen, fig. 5 et snit visende brugen af et roterende spejl og en roterende skærm, fig. 6 den i fig. 5 viste konstruktion set forfra, fig. 7 skematisk og i perspektiv en anden udførelsesform 20 for opfindelsen, fig. 8 tilsvarende en anden udførelsesform for opfindel sen, fig. 9 tilsvarende endnu en alternativ udførelsesform for opfindelsen, 25 fig. 10 tilsvarende en anden udførelsesform for opfindel sen og 6 DK 170314 B1 fig. 11 et lodret snit gennem en alternativ udførelses-form for opfindelsen.

Det skal understreges, at tegningens figurer er rent skematiske og tjener det formål at forklare opfindelsens principper.

5 I det følgende er tilsvarende dele i de forskellige udførelsesformer for opfindelsen angivet med de samme henvisningsbetegnelser.

I fig. 1 ses en siddende person placeret på den ene side af en vinduesåbning 10, der kan betragtes som udgørende et 10 sidevindue i en kabine eller et rum, i hvilken kabine flere personer er placeret siddende. I praksis vil kabinen have vinduesåbninger frontalt og på hver side.

Umiddelbart bag vinduesåbningen 10 er der placeret et vindue II af polariserende glas, og bag dette vindue er placeret en 15 lyskasse 12, i hvilken der findes en lamelskærm 13 bestående af alternerende vandrette lameller 13a, der er adskilt af mellemrum 13b, idet mellemrummene i dette tilfælde har samme bredde. Skærmen 13 understøttes på bånd 14 af fleksibelt materiale, hvilket bånd fører over øverste og nederste tris-20 ser, henholdsvis 15 og 16, idet den nederste trisse 15 bringes til at rotere ved hjælp af en motor 17, så at skærmen 13 passerer forbi vinduesåbningen 10 med en sådan hastighed, at dens lamelinddelte udformning ikke er synlig for den i kabinen værende iagttager. En filmprojektor 18 eller anden pro-25 jektor med variabel akse er indrettet til at projicere et billede på skærmen 13 på den i fig. 2 viste måde, idet projektoren 18 er placeret uden for de i kabinen værende personers synsfelt. Man vil se, at lysstrålerne fra projektoren skal passere gennem den bageste bane af skærmen 13, før de 30 når bagsiden af lamellerne i banen grænsende op til vinduet 11. Dette resulterer i et væsentligt lystab fra projektoren, og for at den iagttagne scene skal forekomme tilstrækkeligt * belyst, kræves der en meget kraftig projektor, fx af størrelsesordenen 5 Kw. Scenen, som projiceres på bagsiden af lamel- DK 170314 Bl 7 lerne i den forreste bane af skærmen, er synlig gennem vinduet 11 i spejlet 19.

Den i fig. 2 viste konstruktion har den umiddelbare ulempe, at en person, der er placeret i kabinen, og som ser opefter 5 eller nedefter, vil se dele af apparatet over og under spejlet, hvorved præsentationens virkelighedspræg ødelægges. For at undgå dette, kan det i fig. 3 viste spejl 19 være konstrueret på en sådan måde, at det danner flere radialt rettede elementer, der er anbragt på overfladen af en kegle. I dette 10 tilfælde bringes spejlet til at rotere ved hjælp af motoren 21. Ved denne konstruktion vil den projicerede scene, selv hvis en iagttager ser opefter eller nedefter, stadig være synlig i spejlet, som roterer med en sådan hastighed, at det fremtræder som et helt spejl.

15 Med den i fig. 2 viste konstruktion er der et betydeligt lystab, da det er nødvendigt, at lyset fra projektoren skal passere gennem banen af lamelskærmen 13 fjernt fra spejlet. I fig. 4 er vist en konstruktion svarende til den i fig. 2 og 3 viste konstruktion, i hvilken konstruktion lystabet er redu-20 ceret ved tilvejebringelse af organer (ikke vist), der er indrettet til at bringe skærmens lameller til at dreje i en vinkel på 90°, så at der optræder meget mindre forstyrrelse af lyset fra projektoren med tilbageføringsbanen for den lameldelte skærm. Prisen herfor er imidlertid en væsentligt 25 mere kompliceret konstruktion og endvidere en større støj-frembringelse under drift.

I fig. 5 og 5 er vist en mere forfinet udførelsesform for opfindelsen, i hvilken både den lameldelte skærm og spejlet er rent roterende elementer. Funktionsprincippet er det samme 30 som det ovenfor beskrevne. I dette tilfælde er skærmlameller-ne imidlertid understøttet i et hjul, der bringes til at rotere ved hjælp af en motor 17, der ligeledes bringer spejlet til at rotere. Ligesom i den ovenfor beskrevne udførelsesform er de flader af lamellerne, der vender bort fra 35 vinduet, coatet med et materiale, der er egnet til en pro- DK 170314 B1 s jektionsskærm, og scenen, som projiceres fra projektoren 18, ses reflekteret i spejlet 19's elementer. I dette tilfælde skal strålen fra projektoren 18 passere gennem spejlelemen-teme 19, og disse har derfor form af halvforsølvede spejle, 5 der tillader både transmission og refleksion af lys.

I fig. 7 er vist en konstruktion, i hvilken skærmen 13 og spejlet 19 hver er fremstillet af en række vinklede lameller. To motorer 21 og 22 bringer lamellerne i henholdsvis skærmen 13 og spejlet 19 til at oscillere i lodret retning i synkro-10 nisme. En linse 23 er placeret foran skærmen 13 til forbedring af billedets skarphed og dybde.

I fig. 8 er vist en konstruktion, i hvilken skærmen 13 og spejlet 19 hver omfatter kontinuerlige bånd af en skakbrædt-matrice af transparente og uigennemskinnelige dele. De uigen-15 nemskinnelige dele 13a af skærmen 13 er coatet med et afskærmende materiale, medens disse dele af spejlet 19 er reflekterende. Motorer 21 og 22 bringer ruller, som understøtter skærmen 13 og spejlet 19, til at rotere i synkronisme .

20 I den i fig. 9 viste konstruktion er såvel skærmen 13 som spejlet 19 fremstillet af en glasfolie, der er coatet med en film af galeniumarsenid, der er i stand til selektivt at blive gjort uigennemskinneligt eller transparent ved tilførsel af en elektrisk strøm- eller spændingsændring. I 25 forbindelse med skærmen 13 gøres filmen uigennemskinnelig til dannelse af afskærmende dele 13a og gøres transparent til dannelse af transparente dele 13b. I spejlet 19 er filmen tilsvarende reflekterende, når den gøres uigennemskinnelig. Ved ændring af strømmen og/eller spændingen på passende måde 30 kan i begge tilfælde de tilgrænsende uigennemskinnelige og transparente dele bringes til at skifte plads. Skiftet mellem uigennemskinnelige og transparente dele af skærmen 13 skal naturligvis skifte med skiftet for disse dele i spejlet 19, så at der ikke på noget tidspunkt kan falde lys fra projek 9 DK 170314 B1 toren 18 direkte på en iagttager, som ser billedet gennem linsen 23.

I fig. 10 er vist en konstruktion, i hvilken skærmen 13 og spejlet 19 begge er fremstillet af et kontinuerligt rør 5 indeholdende alternerende transparente og uigennemskinnelige "perler" af fast eller flydende materiale. "Perlerne" pumpes gennem de respektive rør i synkronisme til frembringelse af tilhørende skift mellem transparente "perler" og uigennemskinnelige eller reflekterende "perler", alt efter den aktu-10 elle situation.

I fig. 11 er vist en konstruktion, i hvilken skærmen 13 og spejlet 19 hver er fremstillet af en række lameller, der er understøttet i hver ende og strækker sig tangentialt fra en cylindrisk bøsning henholdsvis 24 og 25. Bøsningerne 24 og 25 15 bringes til at rotere omkring deres længdeakser for at bringe lamellerne i skærmen 13 og i spejlet 19 til at rotere omkring disse længdeakser. Denne rotation frembringer alternerende dannelse af afskærmningsdele 13a og transparente dele 13b og får tilsvarende spejlet til at danne et partielt spejl.

20 Projektoren 18 frembringer dannelse af et billede på fladen af de afskærmede dele 13a fjernt fra vinduet. Dette billede reflekteres af spejlet 19 til iagttageren. Lamellerne bringes til at rotere med en hastighed, der er tilstrækkelig til, at skærmen 13 ikke er synlig for iagttageren, der kun ser det 25 reflekterede billede som en kontinuerlig afbildning af en scene.

Forsøg har vist, at opfindelsen er i stand til at frembringe en afbildning af en scene i et vindue, i hvilket der ikke er nogen forstyrrende skærm, på hvilken billedet projiceres, og 30 billedet fremtræder i rummet uden "korn" og uden forvrængning set fra en vilkårlig retning.

De ovenfor beskrevne udførelsesformer for opfindelsen tjener kun som eksempel til belysning af opfindelsens art.

Claims (9)

10 DK 170314 B1

1. Skærmsimulator, der indbefatter et vindue (11), gennem hvilket en afbildning af en scene kan iagttages, en skærm (13), der er anbragt umiddelbart bag vinduet (11), og et 5 spejl (19), der er anbragt bag skærmen (13) og er synligt gennem vinduet (11), idet scenen, som ved hjælp af en projektor (18) projiceres på skærmen (13), er synlig i spejlet (19) gennem vinduet (11), kendetegnet ved, at skærmen (13) har skiftevis 10 uigennemskinnelige skærmdele (13a) og transparente skærmdele (13b) samt organer (14-17,21,22) til at bringe til hinanden grænsende uigennemskinnelige skærmdele (13a) og transparente skærmdele (13b) til at skifte med en sådan hastighed, at tilstedeværelsen af skærmen (13) ikke er synlig for en iagt-15 tager, og at de flader af de uigennemskinnelige skærmdele (13a), der vender bort fra vinduet (11) og danner en partiel skærm (13), er egnet til at modtage et projiceret billede fra projektoren (18), som er indrettet til at projicere billedet af en scene på disse flader således, at lys fra projektoren 20 (18) ikke er direkte synligt for en iagttager, der betragter vinduet (11), medens det projicerede billede af scenen fremtræder på de uigennemskinnelige skærmdele (13a), hvorved kun det scenebillede, der er projiceret på den partielle skærm (13) kan ses i spejlet (19) gennem vinduet (11).

2. Skærmsimulator ifølge krav l, kendetegnet ved, at skærmen (13) omfatter flere med indbyrdes afstand anbragte lameller (13a), der danner de uigennemskinnelige skærmdele (13a) og mellem sig afgrænser flere åbninger (13b), der danner de transparente skærmdele 30 (13b). 11 DK 170314 B1

3. Skærmsimulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skærmen (13) omfatter en kontinuerlig uigennemskinnnelig film med en række med indbyrdes afstand placerede udskæringer, der danner de trans-5 parente skærmdele (13b).

4. Skærmsimulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skærmen (13) omfatter en roterende skive med en række uigennemskinnelige segmenter, der danner de uigennemskinnelige skærmdele (13a), hvilke 10 segmenter er adskilte af mellemrum eller af transparente segmenter, der danner de transparente skærmdele (13b).

5. Skærmsimulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at skærmen (13) omfatter en række parallelle lameller (13a), der hver er monteret svingbart 15 omkring en længdeakse, der er parallel med lamellens (13a) egen længdeakse, men placeret uden for lamellen (13a).

6. Skærmsimulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at spejlet (19) er et bevægeligt spejl (19) med efter hinanden følgende reflekterende og ikke-20 reflekterende dele, og at de skiftevis ikke-reflekterende dele af spejlet (19) er placeret ud for skærmens (13) uigennemskinnelige skærmdele (13a), så at lyset fra projektoren (18), når lyset skinner gennem spejlet (19), ikke er direkte synligt for en iagttager, der betragter vinduet (11).

7. Skærmsimulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at spejlet (19) ikke er plant, så at det har linseegenskaber.

8. Skærmsimulator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der mellem skærmen (13) og 30 vinduet (11) er placeret en linse (23). 12 DK 170314 B1

9. Skærmsimulator ifølge krav l, kendetegnet ved, at skærmen (13) og vinduet (11) er placeret i i alt væsentligt parallelle planer ved siden af hinanden.