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Dokumentenidentifikation DE202007005356U1 23.08.2007
Titel Vorrichtung zur Darstellung von Daten an der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums
Anmelder Marks, Tobias, Dipl.-Ing., 70176 Stuttgart, DE
DE-Aktenzeichen 202007005356
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 23.08.2007
Registration date 19.07.2007
Application date from patent application 04.04.2007
IPC-Hauptklasse G02B 27/02(2006.01)A, F, I, 20070404, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G02B 17/00(2006.01)A, L, I, 20070404, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Zusammenfassung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung von Daten an der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums, die zumindest ein Anzeigegerät zur Darstellung der Daten aufweist und das durch eine Spiegelvorrichtung so reflektiert wird, dass ein virtuelles Bild des Anzeigegerätes auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums wahrgenommen werden kann.

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Darstellung von Daten an der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums.

1. Stand der Technik:

Interfaces sind die Bindeglieder zwischen Mensch und Technik und daher schon seit Jahren aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ein Interface benötigt sowohl die Eingabe als auch die Darstellung d.h. die Ausgabe, sei sie akustisch, optisch etc. von Information. Das einfachste Interface ist beispielsweise ein beleuchteter, elektrischer Schalter. Wird der Schalter betätigt, beginnt er zu leuchten. Auf die Aktion folgt die optische Reaktion. Die optische Datenausgabe kann dabei sehr einfach, beispielsweise durch eine Glühbirne realisiert werden. Heutzutage kommen allerdings modernere Leuchtmittel zum Einsatz beispielsweise Leuchtdioden (LEDs).

Neben obigen Beispiel gibt es Interfaces, bei denen sowohl die Datenausgabe als auch die Dateneingabe variabel sind. Zu recht einfachen Arten der variablen, optischen Datenausgabe zählen beispielsweise einfache LCDs (Liquid Crystal Displays), die in jedem Taschenrechner zu finden sind, oder LED-Anzeigen. Diese Anzeigen sind meist nur einfarbig, und die Anzeigemöglichkeiten sind beschränkt, was für den jeweiligen Anwendungszweck jedoch völlig ausreichend ist. Neuartige Anzeigegeräte bestehen aus sogenannten OLEDs (Organic LED). OLED-Displays sind sehr leuchtstark, können billig hergestellt werden und bieten die Möglichkeit der Darstellung mehrerer Farben. Diese Anzeigegeräte sind in der Regel mit einem System zur variablen Dateneingabe kombiniert, beispielsweise einer Tastatur. Durch eine Elektronik sind hierbei Tatatur und Anzeige gekoppelt.

Das klassische Interface ist heutzutage jedoch durch eine Tastatur in Kombination mit einem variablen, optischen Ausgabegerät, einem Bildschirm gegeben. Der Bildschirm ermöglicht eine nahezu unbegrenzte Vielfalt der Ausgabemöglichkeiten, die Tastatur eine der Eingabemöglichkeiten. Tastatur und Bildschirm sind hierbei mit Hilfe eines Computers miteinander verbunden.

Der Bildschirm, bei dem ein Elektronenstrahl auf einer Projektionsfläche hin- und herwandert um das gewünschte Bild zu erzeugen, ist wohl eine der ältesten und am weitesten verbreitetsten Anzeigegeräte.

In den letzten Jahren wurde er jedoch zunehmend von LCDs und später durch TFT-Bildschirme (Thin Film Transistor) ersetzt. Diese benutzen ein anderes Prinzip zur Darstellung von Daten. Anstatt, dass ein Strahl hin- und herwandert und so nach und nach jeden einzelnen Bildpunkt erzeugt, aus denen sich letztendlich das Gesamtbild ergibt, besteht ein LCD oder TFT-Bildschirm aus einer Matrix vieler kleiner Einzelelemente, die wahlweise leuchten können oder nicht. Diese Methoden werden als Matrixmethoden bezeichnet. Werden diese Einzelelemente gezielt zum Leuchten gebracht, entsteht ein Bild. Dadurch können die baulichen Abmessungen verglichen mit einem herkömmlichen Bildschirm deutlich reduziert werden.

Auch sind neuerdings die sog. „Beamer" weit verbreitet. Sie projizieren ein Bild, das in der Regel von einem Computer errechnet wird, auf eine Leinwand, nach dem Prinzip eines herkömmlichen Projektors. Die Methoden, die eine Projektionsfläche zur Darstellung der Daten erfordern werden als Projektionsmethoden bezeichnet.

Ein Interface erfordert jedoch, wie oben erwähnt, nicht nur die Datenausgabe sondern auch die Dateneingabe, weshalb noch kurz auf prinzipielle Möglichkeiten der Dateneingabe eingegangen wird, speziell auf Methoden bei denen die Dateneingabe durch Berühren der Ebene erfolgt, auf der die Daten auch ausgegeben bzw. dargestellt werden.

Solche Interfaces werden als sogenannte „Touchscreens" bezeichnet. Hierbei ist beispielsweise eine berührempfindliche Oberfläche über einem Bildschirm, beispielsweise einem TFT-Bildschirm, angeordnet. Berührungen dieser Fläche können zur Eingabe von Daten benutzt werden. Die Eingabe und Ausgabe erfolgt also auf der gleichen Fläche. Die Bestimmung der Position der Berührung ist hier das wesentliche Problem. Die berührempfindliche Oberfläche besteht beispielsweise aus einer Matrix von transparenten Sensoren, die es erlaubt, die Berührposition zu bestimmen. Anstelle einer berührempfindlichen Oberfläche kommen auch optische Methoden oder sogar Methoden, die die Verformung des Bildschirms messen, um den Druckpunkt zu bestimmen, zum Einsatz.

Weitere Methoden, Systeme zur Dateneingabe zu realisieren, sind beispielsweise solche, bei denen Hände bzw. Arme von Kameras gefilmt werden. Eine spezielle Software erkennt die Bewegungen und interpretiert sie als Eingabe. Wenn dabei die Dateneingabe durch Berühren der Ebene geschehen soll, auf der die Daten dargestellt werden, wird allerdings zumindest ein herkömmliches Anzeigegerät, beispielsweise ein Beamer, benötigt. Der Nachteil dieser Methoden besteht dadurch in der Notwendigkeit einer Projektionsfläche.

Es ist zu erkennen, dass die oben genannten Methoden zur Darstellung von Daten den Nachteil besitzen, das sie an eine feste Oberfläche gebunden sind. So benötigt der herkömmliche Bildschirm eine speziell beschichtete Projektionsfläche, die der Elektronenstrahl zum Leuchten bringt. Auch der Beamer erzeugt ein Bild, das eine Projektionsfläche benötigt, um dargestellt werden zu können.

Diese Bilder, welche eine Projektionsfläche benötigen, um durch einen Betrachter gesehen werden zu können, werden als „reale Bilder" bezeichnet. Die Lichtstrahlen, die von der Lichtquelle ausgesandt werden treffen auf die Fläche auf und werden dort gestreut. Ohne die Projektionsfläche bleibt das reale Bild verborgen. Schaut man beispielsweise in den Strahl eines Projektors, kann man das Bild, das der Projektor ausstrahlt mit dem Auge nicht wahrnehmen.

LED-Anzeigen, LCDs und TFT-Bildschirme erfordern im Gegensatz zu herkömmlichen Bildschirmen und Beamern, keine Projektionsfläche zur Darstellung der Daten, sind jedoch auch an eine feste Oberfläche gebunden. Vergleichbar mit einem Buch können sie direkt durch den Betrachter wahrgenommen werden. Neuerdings werden auch so genannte OLED-Bildschirme verwendet. Diese zeichnen sich durch ihre hohe Leuchtkraft, und sehr flache, billige Bauweise aus. Auch die OLED-Bildschirme kommen ohne Projektionsfläche aus.

Alle oben beschriebenen Methoden zur Darstellung von Daten haben allerdings den Nachteil, dass flüssige beziehungsweise lichtdurchlässige oder teilweise lichtdurchlässige Medien (z.B. Glas oder gefärbtes Glas, Wasser, Kunststoff etc.) nicht als Oberfläche zur Darstellung von Daten verwendet werden können. Die Projektionsmethoden können nicht verwendet werden, da sie eine Projetktionsfläche erfordern, die das ankommende Licht streut. Ein lichtdurchlässiges Medium hat aber keine Projektionsfläche an der das Licht streuen kann, sonst wäre es ja nicht mehr lichtdurchlässig. Ebenso wenig lassen sich die Matrixmethoden bei solchen Medien anwenden, da die Matrix, die das Bild erzeugt nun eben nicht aus dem lichtdurchlässigen Medium besteht, sondern aus der Matrix selbst, und diese aus elektrischen Schaltkreisen.

Um Daten auf beispielsweise einer Wasseroberfläche darzustellen wäre ein möglicher Ansatz, ein oben beschriebenes Anzeigegerät, beispielsweise einen TFT-Bildschirm, in einem Abstand unterhalb der Wasseroberfläche anzuordnen. Die Darstellungsebene der Daten liegt in diesem Falle jedoch nicht wirklich auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums, in unserem Fall Wasser. Wird nun die Oberfläche durch einen Benutzer mit dem Finger berührt, kann das Auge des Benutzers nur entweder auf das tiefer liegende Anzeigegerät, in unserem Falle der TFT-Bildschirm, oder den berührenden Finger fokussieren. Dadurch sieht er entweder den Bildschirm oder seinen Finger doppelt, wodurch die Bedienung unangenehm und fast unmöglich wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zur Darstellung von Daten an der Oberfläche eines lichtdurchlässigen oder teilweise lichtdurchlässigen Mediums zu schaffen.

Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die weiteren abhängigen Patentansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

Die erfindungsgemäße Lösung erfüllt alle relevanten Anforderungen an eine Vorrichtung zur Darstellung von Daten auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums. Die Darstellung der Daten wird durch eine Spiegelvorrichtung erreicht, die ein virtuelles Bild eines herkömmlichen Anzeigegerätes erzeugt, das auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums wahrgenommen werden kann.

Neben den oben beschriebenen Methoden der Projektion eines realen Bildes auf eine Projektionsfläche (Projektionsmethoden) oder der direkten Darstellung der Daten auf einer Fläche (Matrixmethoden), gibt es die Möglichkeit, ein sog. „virtuelles Bild" der Daten zu erzeugen. Ein virtuelles Bild ist ein Bild, das nicht durch eine Projektionsfläche aufgefangen und somit dargestellt werden kann. Es kann aber durch das menschliche Auge oder eine entsprechende optische Apparatur, beispielsweise eine Kameraoptik, wahrgenommen werden. Virtuelle Bilder sind im Alltag häufig in Form von Spiegelbildern anzutreffen.

Dadurch, dass bei dieser Art der Datendarstellung keine Projektionsfläche notwendig ist, kann das virtuelle Bild des Anzeigegerätes, das heißt genauer gesagt das virtuelle Bild der Oberfläche des Anzeigegerätes, auf der die Daten dargestellt werden, sei es eine Projektionsfläche oder eine Matrix, so erzeugt werden, dass es auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums wahrgenommen werden kann.

Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums zur Eingabe von Daten verwendet werden kann. Das Problem der Fokussierung auf unterschiedliche Ebenen im Raum, wie oben beschrieben, wird vermieden, da die Ebene des wahrgenommenen virtuellen Bildes des Bildschirms sich mit der Ebene der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums deckt.

Am Beispiel von Wasser als lichtdurchlässigem Medium wird deutlich, dass die Oberfläche zur Eingabe von Daten verwendet werden kann. Das Berühren der Oberfläche hat nämlich eine Oberflächenwelle zur Folge, die sich radial zu dem Berührpunkt auf der Oberfläche des Wassers ausbreitet. Es lässt sich beispielsweise durch Messen der Zeit, zu der eine erzeugte Welle an verschiedenen Orten eintrifft, deren Ursprung und somit der Ort der Berührung ermitteln. Dieses Verfahren wird im Allgemeinen als Triangulation bezeichnet. Doch nicht nur Oberflächenwellen können zur Dateneingabe verwendet werden. Im Falle von festen Medien wie Glas oder Kunststoff, können Schallwellen, die sich im Medium ausbreiten genutzt werden, um den Ursprungsort der Welle und somit den Berührpunkt zu ermitteln.

2. Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Im Folgenden werden gegenwärtig besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung des Prinzips einer Vorrichtung zur Erzeugung eines virtuellen Bildes mittels zweier Hohlspiegel;

2 eine schematische Darstellung des Prinzips der Vorrichtung zur Nutzung der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums zur Darstellung von Daten;

3 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Nutzung der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums zur Darstellung von Daten gemäß eines gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels.

3. Detaillierte Beschreibungen der Ausführungsbeispiele:

Erzeugt man das virtuelle Bild eines Anzeigegerätes, sieht man dieses als dreidimensionales Spiegelbild. Bei einem einfachen, ebenen Spiegel liegt dieses virtuelle Bild hinter der Spiegelebene. Betrachtet man sich beispielsweise selbst im Spiegel, so sieht man das virtuelle Bild von sich selbst mit dem gleichen Abstand hinter der Spiegelebene, mit dem man selbst davor steht. Will man das virtuelle Bild berühren, berührt man auf halbem Weg nur den Spiegel.

Durch durch die spezielle Ausformung eines Spiegels oder die Kombination von mehreren Spiegeln kann ein virtuelles Bild jedoch so erzeugt werden, dass es scheinbar auf einer anderen Ebene, nämlich einer die vor der Spiegelkonstruktion liegt, wahrgenommen werden kann. Dadurch hat man den Eindruck, dass sich das Objekt mitten im Raum befindet. Will man das virtuelle Bild berühren greift man ins Leere.

1 zeigt schematisch den Verlauf der Lichtstrahlen die ein virtuelles Bild erzeugen, das durch eine Kombination von Hohlspiegeln entsteht. Hierbei sind zwei rotationssymmetrische Hohlspiegel (1) und (2) in der dargestellten Weise angeordnet, so dass ihre Achsen (4) deckungsgleich, ihre Ausrichtung aber entgegengesetzt ist. Der Spiegel (1) weißt in der Mitte eine Öffnung (3) auf. Ein Objekt (5) dass in der Mitte des Spiegels (2) liegt kann von einem Beobachter (7) als Spiegelbild (6) oberhalb der Öffnung des Spiegels (1) wahrgenommen werden. Da das System rotationssymmetrisch ist, kann das Bild auch von einem anderen Beobachter (8) der aus einem anderen Winkel auf die Vorrichtung schaut wahrgenommen werden.

Nimmt man nun nicht die kompletten Hohlspiegel sondern nur Segmente der Hohlspiegel in der gleichen Anordnung, kann man das virtuelle Bild des Objektes nur dann sehen, wenn man aus Richtung der Rotationsachse der Spiegel in Richtung der Spiegelsegmente blickt. Für Betrachter aus anderen Blickwinkeln bleibt das Bild verborgen.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Funktionsprinzips der Erfindung. Hierbei wird ein Objekt (11) durch eine Spiegelvorrichtung aus zwei Hohlspiegelsegmenten (9 und 10) so gespiegelt, dass ein Beobachter (15) ein virtuelles Bild, dass heißt ein Spiegelbild, (12) des Objektes (11) wahrnehmen kann. Werden die Speiegelsegmente (9 und 10), das Objekt (11) und eine Oberfläche (14) eines lichtdurchlässigen Mediums (13) so angeordnet, das das virtuelle Bild (12) des Objektes (11) auf der Oberfläche (14) des lichtdurchlässigen Mediums (13) zu liegen scheint, ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut.

3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Nutzung eines lichtdurchlässigen Mediums zur Darstellung von Daten. Hierbei ist ein Anzeigegerät (17) so angeordnet, dass die Oberfläche (22) dieses Anzeigegerätes durch eine Spiegelvorrichtung, die aus zwei sphärischen gewölbten Spiegelsegmenten (19) und (20) besteht, so gespiegelt wird, dass sie oberhalb der Vorrichtung als virtuelles Bild (21) wahrgenommen werden kann. Das Anzeigegerät (17) ist durch eine Halterung (18) mit der Spiegelvorrichtung verbunden. Hierbei sind die Komponenten (17), (18), (19) (20) und (22) so angeordnet, dass das virtuelle Bild (21) auf der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums wahrgenommen werden kann, wodurch ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.

Diese Art der Darstellung von Daten zeigt also folgende Vorteile:

Es können Oberflächen von lichtdurchlässigen oder teilweise lichtdurchlässigen Medien zur Datenausgabe verwendet werden, da keine Projektionsfläche benötigt wird. Hierzu gehören beispielsweise flüssige Medien wie Wasser. Auch andere lichtdurchlässige oder teilweise lichtdurchlässige Medien wie zum Beispiel Glas oder getönter Kunststoff sind denkbar. Die Oberflächen werden durch die Verwendbarkeit zur Datenausgabe gleichsam zum Interface, da eine Berührung durch geeignete Messsysteme festgestellt und zur Dateneingabe verwendet werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sich das eigentliche Anzeigegerät räumlich von der Darstellungsebene der Daten trennen lässt, wodurch das gesamte System robuster gegen äußere Einflüsse wird. Auch ist die Abhängigkeit vom Blickwinkel bei der Verwendung von Hohlspiegeln in Form von Kreissegmenten ein Vorteil, weil dadurch die dargestellten Daten für alle anderen Personen außer den Betrachter der sich unmittelbar vor der Vorrichtung befindet verborgen bleiben, was beispielsweise bei Geldautomaten wichtig ist.

Im Folgenden werden Szenarien dargestellt, bei dem die Vorteile einer Vorrichtung zur Darstellung von Daten an der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums zur Geltung kommen.

In einem großen Badeparadies mit einer ausgeprägten Schwimmbad- und Saunalandschaft soll ein Informationssystem eingerichtet werden, das den Besuchen einen Überblick über alle Angebote, Zeiten und spezielle Veranstaltungen verschafft. Ein solches Informationssystem besteht normalerweise aus einem Computer mit Touchscreen, wie man ihn heutzutage an vielen Bahnhöfen und Flughäfen findet. Der Einsatz eines Touchscreens kommt jedoch wegen der Empfindlichkeit desselben nicht in Frage. Da die Umgebung und vor allem die berührenden Hände feucht bzw. nass sind, wäre es erheblicher Feuchtigkeit ausgesetzt, die zu Beschädigung oder Fehlfunktionen führen kann. Es wird nun ein wie oben beschriebenes System eingerichtet, bei dem die Ausgabe der Daten auf einer Wasseroberfläche erfolgt. Da diese per definitionem nass ist, können ihr die Umgebungsbedingungen also wenig anhaben.

Das System besteht aus einem normalen Bildschirm, beispielsweise einem TFT-Bildschirm, der mittels der Erfindung so gespiegelt wird, dass der Betrachter den Eindruck hat, der Bildschirm befände sich auf der Oberfläche des Wassers. Die Wasseroberfläche ist in diesem Falle naturgemäß horizontal angeordnet. Der eigentliche Bildschirm befindet sich unter der Wasseroberfläche in einem abgedichteten Bereich. Das heißt, dass über der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Wasserbecken angeordnet ist, welches aus lichtdurchlässigem Material beispielsweise Glas oder Kunststoff besteht. Die Tiefe des Beckens und somit die Dicke der Wasserschicht beträgt in diesem Fall 30mm. Man kann also durch das Wasser und das Becken hindurch die erfindungsgemäße Vorrichtung erkennen, die sich unterhalb des Beckens befindet. Der Abstand zwischen Becken und Vorrichtung kann minimal sein und wenige Millimeter betragen. Die ganze Vorrichtung ist in einem säulenartigen Gehäuse untergebracht, so dass sie von äußeren Einflüssen geschützt ist. Die Höhe dieses Gehäuses liegt in diesem Fall bei 85cm. Dadurch befindet sich auch die Wasseroberfläche 85cm über dem Boden und kann gut betrachtet und berührt werden. Nur das Wasserbecken liegt frei und ermöglicht den Blick auf die Vorrichtung mit dem Bildschirm und der Spiegelvorrichtung. Durch diesen Aufbau kann also ein Benutzer des Systems in die Spiegelvorrichtung einblicken und somit das virtuelle Bild des Bildschirms wahrnehmen. Das Spiegelvorrichtung besteht in diesem Falle aus zwei Hohlspiegeln. Diese erzeugen nun ein virtuelles Bild des Bildschirms so, dass es scheinbar auf der Wasseroberfläche liegt.

Der Betrachter sieht also nicht den eigentlichen Bildschirm sondern nur dessen Spiegelung. Dadurch, dass komplette Hohlspiegel verwendet werden ist das Spiegelbild und somit der Bildschirm aus verschiedenen Blickwinkeln erkennbar. Die Benutzer können also um das säulenförmige Gehäuse herum stehen und alle das virtuelle Bild des Bildschirms, das scheinbar auf der Wasseroberfläche liegt, gleichzeitig wahrnehmen.

Dadurch dass das virtuelle Bild des Bildschirms scheinbar auf der Wasseroberfläche zu liegen kommt, kann das Auge des Benutzers auf das Spiegelbild und somit auf die Wasseroberfläche fokussieren. Dies ermöglicht es, die Wasseroberfläche zur Dateneingabe zu verwenden. Um das Informationssystem zu bedienen kann der Benutzer also, wie vom Touchscreen bekannt, die Wasseroberfläche und somit scheinbar die Oberfläche des Bildschirms berühren, wodurch eine Oberflächenwelle entsteht. Anhand dieser Oberflächenwelle kann dann der Ursprungsort der Berührung ermittelt werden. Dies geschieht durch die Feststellung der unterschiedlichen Zeiten, zu denen die Welle an bestimmten Positionen gemessen wird. Die Messung kann beispielsweise durch die elektrische Leitfähigkeit des Wassers erfolgen, wenn die Welle einen Sensor berührt, der beispielsweise nadelförmig ausgeführt ist und in das Wasser eintaucht, wenn die Welle vorbei läuft. Sie kann aber auch optisch erfolgen, indem die Reflexion eines Lichtstrahls an der Flanke eines ankommenden Wellenberges detektiert wird.

Auf dem Bildschirm werden nun Felder dargestellt, bei deren Berührung verschiedene Informationen zu den einzelnen Angeboten des Schwimmbads angezeigt werden sollen. Berührt nun der Benutzer die Wasseroberfläche kann der Ursprungsort der entstehenden Welle und somit der Ort der Berührung durch den Benutzer festgestellt werden. Deckt sich der Ort der Berührung mit der Position eines auf dem Bildschirm dargestellten Feldes, kann die entsprechende Information auf dem Bildschirm dargestellt werden.

Es wurde somit ein Interface geschaffen das es ermöglicht, Daten scheinbar auf einer Wasseroberfläche darzustellen und diese Wasseroberfläche gleichzeitig als Eingabemedium zu nutzen.

Bei einem zweiten Szenario kommt die Eigenschaft der Erfindung zur Geltung, die den Blick auf die Daten nur aus einem bestimmten Winkel ermöglicht. Eine solche Eigenschaft ist beispielsweise bei Geldautomaten von Vorteil, da Eingaben von Geheimzahl und Transaktionen nicht durch Fremde eingesehen werden sollen. Außerdem ist ein Geldautomat, da er im öffentlichen Raum steht, starken Beanspruchungen ausgesetzt. Auch für dieses Problem ist die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet, da das eigentliche Anzeigegerät hinter dem transparenten Medium angeordnet werden kann. Handelt es sich bei dem transparenten Medium beispielsweise um eine Glasscheibe, kann also höchstens die Glasscheibe beschädigt werden, die sich jedoch leicht und billig austauschen lässt.

Ein Hersteller kommt nun auf die Idee, eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Darstellung der Daten in einem Geldautomaten zu verwenden. Dazu wird ein herkömmlicher Geldautomat umgebaut. Statt dem normalen Touchscreen wird in der Automatenfront nur eine Glasscheibe mit einer Dicke von 20mm eingebaut. Hinter dieser Glasscheibe ist die Spiegelvorrichtung angeordnet. Diese besteht im Gegensatz zum ersten Szenario jedoch nur aus Hohlspiegelsegmeten, nicht aus vollständigen Hohlspiegeln. Das Spiegelvorrichtung ist in diesem Falle in einem Abstand von wenigen Millimetern hinter der Glasscheibe angeordnet.

Ein TFT-Bildschirm wird nun so angeordnet, dass die Spiegelvorrichtung ein virtuelles Bild des Bildschirms erzeugt, das auf der Oberfläche der Glasscheibe wahrgenommen werden kann. Um zu vermeiden, dass man den TFT-Bildschirm durch die Glasscheibe hindurch sehen kann, wird er so durch eine Abdeckung abgedeckt, dass er nach außen hin verborgen ist, das virtuelle Bild aber von außen wahrgenommen werden kann. Die Spiegelvorrichtung ist außerdem so angeordnet, dass das virtuelle Bild des Bildschirms nur dann zu erkennen ist, wenn man direkt vor dem Automaten steht. Dies wird durch die Verwendung von Spiegelsegmenten ermöglicht. Der Betrachter muss hierbei aus Richtung der Rotationsachse der Spiegel in Richtung der Segmente blicken.

Auf dem Bildschirm werden nun Eingabefelder für die Geheimzahl dargestellt, die nur der Betrachter der genau vor dem Automaten steht als virtuelles Bild auf der Oberfläche des Glases wahrnehmen kann. Tippt der Benutzer auf die Glasscheibe und damit vermeintlich auf den Bildschirm, erzeugt er eine Schallwelle, die sich in der Glasscheibe ausbreitet. Diese Schallwelle kann beispielsweise durch Mikrophone gemessen werden. Wie in obigem Beispiel, kann nun anhand von den unterschiedlichen Zeiten, zu denen die Schallwelle an mehreren Positionen registriert wird der Ursprungsort der Welle und somit der Ort der Berührung der Glasscheibe ermittelt werden. Dadurch lässt sich das System zur Dateneingabe verwenden.

Es wurde somit ein Geldautomat aufgebaut, der durch die Verwendung einer Glasplatte als Interface nach außen hin gut geschützt ist, und bei dem sich die dargestellten Daten nur dann erkennen lassen, wenn der Betrachter direkt vor dem Automaten steht.


Anspruch[de]
Vorrichtung zur Darstellung von Daten an der Oberfläche eines lichtdurchlässigen Mediums mindestens aufweisend

a. ein Anzeigegerät das ausgebildet ist, um Daten optisch darzustellen;

b. eine Spiegelvorrichtung, die ausgebildet ist die darzustellenden Daten zu reflektieren;

c. wobei das Anzeigegerät und die Spiegelvorrichtung so zueinander angeordnet sind, dass ein virtuelles Bild der darzustellenden Daten im wesentlichen auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums wahrgenommen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Anzeigegerät und die Spiegelvorrichtung so zueinander angeordnet sind, dass das virtuelle Bild der darzustellenden Daten mit einem Abstand zu der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums im Bereich von +/– 30mm wahrgenommen werden kann. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei der das Medium flüssig ist. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei der das Medium fest ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Medium klar ist. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der als Medium Wasser verwendet wird. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei der als Medium Glas verwendet wird. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei der als Medium Kunststoff verwendet wird. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Spiegelvorrichtung aus mindestens einem Spiegel besteht. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, bei der die Spiegelvorrichtung aus mindestens einem gewölbten Spiegel besteht. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, bei der die Spiegelvorrichtung aus mindestens einem gewölbten Spiegelsegment besteht. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, bei der die Wölbung des Spiegels sphärisch ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Anzeigegerät ein optisches Anzeigegerät ist. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Anzeigegerät aus mindestens einem LCD (Liquid Crystal Display) aufgebaut wird. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Anzeigegerät aus mindestens einem TFT-Display (Thin Film Transistor) aufgebaut wird. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der das Anzeigegerät mindestens einen Leuchtkörper aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Anzeigegerät mindestens eine LED (Light Emmiting Diode) aufweist. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Anzeigegerät aus mindestens einer OLED (Organic LED) aufgebaut wird. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der das Anzeigegerät aus mindestens einer Glühbirne aufgebaut wird. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend einen Sensor, der eine Berührung der Oberfläche des lichtdurchlässigen Mediums feststellen kann. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der das Prinzip des Sensors auf der elektrischen Leitfähigkeit des Mediums beruht. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei der die elektrische Leitfähigkeit durch Nadeln gemessen wird, die in das Medium eintauchen. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der das Prinzip des Sensors auf einer optischen Eigenschaft des Mediums beruht. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der das Prinzip des Sensors auf der Reflexionskraft der Oberfläche des Mediums beruht. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der das Prinzip des Sensors darauf beruht, eine sich ausbreitende Welle auf der Oberfläche des Mediums zu messen. Vorrichtung nach Anspruch 25, bei der der Ursprung der Welle durch Triangulation bestimmt wird. Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der das Prinzip des Sensors darauf beruht, eine sich ausbreitende Welle im Medium selbst zu messen.






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