Title:
3D-Hologramm Bildschirmsystem um 360° Perspektive, aus der Horizontale sichtbar, in Form eines stumpfen Kegels auf dem Kopf stehend, ohne den Bildschirminhalt verändern zu müssen
Kind Code:
A1


Abstract:

Meine Idee, die hiermit patentiert ist, ist ein 360° Bildschirmsystem, bestehend aus Software und Hardware. Das System dient zur Darstellung eines visuellen 3D-Objektes auf einem Schirm, so dass es ohne gedreht werden zu müssen, von allen Seiten aus der Horizontale heraus, rundherum, sichtbar ist. Mit der Ergänzung der Reflektionshalbkugel ist so ein vollwertiges Hologramm erzeugbar.
Genauer ist das eine ein Verfahren, in Form eines Algorithmus, zur Darstellung eines Projektionsringes, berechnet aus einem 3D-Objekt. Dieser Projektionsring wird von einem Projektionsschirm, der auf einem Display steht, zentriert dort wo der Projektionsring dargestellt wird, reflektiert. Um die Reflektion deutlich sehen zu können wird das Display von unten mit Licht bestrahlt, für eine hohe Lichtintensität. So kann das 3D-Objekt aus allen Perspektiven, rund herum, beobachtet werden, ohne den Bildschirminhalt verändern zu müssen. Das ganze Verfahren funktioniert in 3 Varianten, die in technische Beschreibungen aufgeführt sind. In einer weiteren Variante die auf der Variante c) beruht, mit einer Ergänzung der Reflektionshalbkugel, lässt sich ein wirkliches Hologramm darstellen, ohne transparenten Projektionsschirm, in Form eines auf dem Kopf stehenden stumpfen Kegels, also wie der Projektionsschirm an sich.




Inventors:
gleich Anmelder
Application Number:
DE102017008104A
Publication Date:
04/12/2018
Filing Date:
06/29/2017
Assignee:
Becker, Alexander, 65719 (DE)
International Classes:



Claims:
1. Der Algorithmus(Software) zur Umrechnung eines 3D-Objektes in den Projektionsring
– Das Verfahren, welches geschützt wird, besteht aus einer beliebigen 3D-Engine, die ein 3D-Objekt darstellt, welches in dem von mir entwickelten Verfahren um je 1° um die Y-Achse gedreht wird und das 360 mal. Bei jeder Drehung wird 1 Linie, die mittig, senkrecht über das gesamte Objekt verläuft, aufgenommen, also die Farbwerte werden eingescannt. Diese 360 Linien werden auf den Projektionsring projeziert, je 1 Linie um je 1° versetzt um den Mittelpunkt des Projektionsringes rotierend. So entsteht ein 360° Projektionsring, der das Ergebnis des Verfahrens ist.

2. Der Aufbau(Hardware), bestehend aus dem Projektionsschirm und der Reflektionshalbkugel, der zur Darstellung eines 3D-Objektes dient, ohne den Bildschirminhalt verändern zu müssen, so dass es um 360° aus allen Perspektiven, in der Horizontale, sichtbar ist.
– Um die erzeugte Darstellung, also die Umrechnung des 3D-Objektes, als Hologramm projezieren zu können muss der Projektionsschirm auf dem Mittelpunkt des Projektionsringes zentriert plaziert werden. In Variante d) wird die Reflektionshalbkugel auch auf dem Mittelpunkt des Projektionsringes plaziert werden, so dass ein wirkliches Hologramm entsteht.
– Es gibt mehrere Varianten des Projektionsschirms. Für die Variante a)/b) ist dies der komplette Aufbau, bestehend nur aus dem Projektionsschirm. Für Variante c) ein möglicher. Mit Variante c) dem verspiegelten Projektionsschirm, der sich in der Mitte befindet, kann Variante d) erzeugt werden, mit der Ergänzung, der Refelektionshalbkugel. Nun kann das 3D-Objekt in den Varianten a)/b), auch c) möglich, direkt auf dem Projektionsschirm, aus der Horizontale, um 360° herum, aus allen Perspektiven betrachtet werden. Und in Variante c), mit Ergänzung, also Variante d), kann ein Hologramm des Projektionsschirmes, auch in der Horizontale, um je 360° herum, aus allen Perspektiven betrachtet werden. In allen 4 Varianten a)/b)/c)/d) sieht der Betrachter eine Litfasssäule, in Form eines auf dem Kopf stehenden stumpfen Kegels auf dem Projektionsschirm, auf der das 3D-Objekt, rund herum, sichtbar ist.
– Der Aufbau der Hardware Komponeten, also des Projektionsschirmes und der Reflektionshalbkugel ist in verwendeter Form, in allen Varianten, mit Ergänzung, sowie in abgeänderter Form, der Konstruktion an sich und einzelner Komponenten geschützt. Die Größen bzw. Maße der einzelnen Komponenten sind variabel, also keine festen Größen. Auch die verwendeten Materialien der einzelnen Komponenten sind beliebig.

3. Der Projektionsschirm
– Projektionsschirm in Form eines stumpfen Kegels, der auf der stumpfen Spitze des Kegels steht.

4. Die Reflektionshalbkugel
– eine stumpfe innen verspiegelte hohle Halbkugel, die auf der stumpfen Seite steht.

Description:
Technische Beschreibung

Projekt bestehend aus Software (Verfahren des Algorithmus) und Hardware

  • 1. Software
    Das Verfahren des Algorithmus zur Berechnung eines 3D Objektes in einen Projektionsring
  • 2. Hardware
    Projektionsschirm der zentriert auf einem Display steht mit der Ergänzung Reflektionshalbkugel

SoftwareVerfahren (abstrakt vereinfachter Prototyp zur Darstellung eines Würfel (cube.obj)

  • a) Der Würfel wird um je 1° gedreht und
    (1)
  • b) je Drehung wird einen Linie die senkrecht zentriert über den gesamten Bildschirm verläuft eingescannt
    (2)
  • c) dann werden alle 360 Linien die eingescannt wurden auf einen Ring projeziert den Projektionring je 1° versetzt um den Mittelpunkt des Projektionringes rotierend
    (3)

Hardware2 technische KomponentenProjektionsschirm

Der Projektionsschirm ist ein stumpfer Kegel verspiegelt (Variante c) oder nicht (Variante a/b)
(10/11/12)

Reflektionshalbkugel (Ergänzung)

Eine innen verspiegelte stumpfe offene hohle Halbkugel
(15/16/17)

Projektionsschirm in 3 Varianten

  • Variante a) Als Hologramm Bildschirm für sich
    (Projektionsschirm aus einem transparenten Material gefertigt) z. B. transparente Folie
  • Variante b) Als Bildschirm => schlechte Sicht (Projektionsschirm aus einem mattfarbenden Material gefertigt) z. B. Pappe
  • Variante c) Als Bildschirm => beste Sicht (Projektionsschirm aus einem reflektierenden Material gefertigt)
    Variante c) kann durch eine Reflektionshalbkugel ergänzt werden, so dass ein Hologramm entsteht, in Form eines stumpfen Kegels, auf dem das 3D-Objekt zu sehen ist.

Ich habe eine kleine 3D-engine geschrieben, die nur die trivialen Objekte von opencv benutzt, wie Linien und Kreise zeichnen und direct I/O video access benutzt. In dieser 3D-engine habe ich das Verfahren implementiert und kann momentan den Prototyp einen Würfel (cube.obj) als wavefront .obj Datei laden, sowie alle darstellbaren 3D-Objekte im .obj file format, und diese in den unterschiedlichen Varianten die ich aufgezeigt habe darstellen.

SOFTWARE Algorithmus Verfahren zum Prototyp abstrakt Würfel Fig. 1(xz/top) Fig. 2(xy/front) Fig. 3(xz/top(Projektionsring))

  • 1by1 STEP
  • 4 still top 0°
  • 5 scan line front
  • 7 still top 1°
  • 8 scan line front
  • ... 360° rotated object scanned
  • 6 project line top0°
  • 9 project line top1°
  • ... 360° ring build

Auf der CD Bilder des Algorithmus einer eigens geschriebenen 3D-Engine die das eigens entwickelte Verfahren mitanwendet.

HARDWAREProjektionsschirm

  • 10(xy/front) 11(xz/top)
  • 12(light rays/front)
  • 13(light rays/top)*
  • Schablone(stumpfer Kegel) 14
  • a Winkel zwischen den zsm. zu fügenden Kanten
  • ri innen Radius
  • ra außen Radius
  • (z. B. a = 135° ri = 1,5 cm ra = 5 cm)

Reflektionshalbkugel

  • 15(xy/front) 16(xz/top)
  • 17(light rays/front)
  • 18(light rays/top)*

  • *(der Strahlenverlauf der in 13 und 18 beschrieben wird ist der Strahlenverlauf des untersten Strahles(schematic) 12 und 17 von einem Pixel der sich nahe des inneren Radius des Projektionsringes befindet)

CAD Konstruktionszeichnungen sind im .dxf Format mit auf der CD (die dort verwendeten Maße können verwendet werden um einen laufenden Aufbau zu ermöglichen)

Figurenbeschreibung

  • 1 XZ/TOP
  • 2 XY/FRONT
  • 3 XZ/TOP

1by1 STEP

  • 1.) 4
  • 2.) 5
  • 3.) 6
  • 4.) 7
  • 5.) 8
  • 6.) 9

Projektionsschirm

  • 10 XY/FRONT
  • 11 XZ/TOP

schematic light rays

12 XY/FRONT

13 XZ/TOP

Schablone

  • 14

Reflektionshalbkugel

  • 15 XY/FRONT middle cutted
  • 16 XZ/TOP

schematic light rays

  • 17 XY/FRONT
  • 18 XZ/TOP