EP1574078A2 - Arrangement for two-dimensional or three-dimensional representation - Google Patents

Arrangement for two-dimensional or three-dimensional representation

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Publication number
EP1574078A2
EP1574078A2 EP03799495A EP03799495A EP1574078A2 EP 1574078 A2 EP1574078 A2 EP 1574078A2 EP 03799495 A EP03799495 A EP 03799495A EP 03799495 A EP03799495 A EP 03799495A EP 1574078 A2 EP1574078 A2 EP 1574078A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
arrangement according
wavelength filter
operating mode
filter array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03799495A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Tzschoppe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
X3D Technologies GmbH
Original Assignee
X3D Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE10261657A external-priority patent/DE10261657A1/en
Priority claimed from DE10317614A external-priority patent/DE10317614A1/en
Application filed by X3D Technologies GmbH filed Critical X3D Technologies GmbH
Publication of EP1574078A2 publication Critical patent/EP1574078A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/356Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes
    • H04N13/359Switching between monoscopic and stereoscopic modes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources

Definitions

  • the two lighting sources are advantageously designed to be dimmable, ie their brightness can be adapted to the ambient brightness.
  • the wavelength filter array is applied, for example, to the large area corresponding to the radiation level.
  • Array is understood to mean all regular arrangements of filter elements, in addition to a grid-like arrangement also strip-like arrangements, the strips being able to run vertically, but also with large deviations from the vertical, provided that a three-dimensional view is still possible in the first operating mode.
  • translucent and opaque filter elements of course, grayscale filter elements and polarization filters can of course also be used in an equivalent manner.
  • the ratio of the area of the surface areas occupied by filter elements that are translucent in predetermined wavelength ranges to the surface areas occupied by opaque filter elements, based on the surface areas occupied by opaque filter elements on the edge to the coupling narrow surfaces is chosen to be smaller than, for example, in the middle of the second illumination source .
  • light is increasingly coupled out of the light guide in the middle of the light guide due to the particles opposite the edge.
  • Two filter arrays of the same type are preferably used, which are arranged without optical distance from one another in order to avoid moor effects.
  • the filter arrays can also be designed entirely without opaque filter elements.
  • an optically scattering film is provided as a means for uniform illumination in the second operating mode between the wavelength filter array and the light guide, which preferably reflects the light in white diffusely or is designed to be remitting.
  • a film is structureless and has homogeneous optical properties such that it diffusely scatters incident light. It can therefore not only be thin, but also mechanically very flexible and is also inexpensive to manufacture.
  • it is therefore provided to remove the film between the wavelength filter and the light guide in order to switch to the first operating mode. This can be done by hand, but preferably by means of a roll-up and roll-off mechanism.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of the interaction of the first and the second illumination source for the purpose of homogeneous illumination of the image display device
  • FIG. 9 shows another exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of arrangements according to the invention (detail illustration)
  • FIG. 29 shows a further special embodiment of a wavelength filter array
  • FIG. 30 shows an electrophoretic wavelength filter array
  • the opaque filter elements of the wavelength filter array 3 are diffusely scattered on the side facing the viewer, for example provided with a matt white lacquer. As a result, light which is coupled out on the side facing the filter array 3 is diffusely scattered back.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

The invention relates to an arrangement for two-dimensional or three-dimensional representation, comprising a pictorial reproduction device (1) that encompasses a plurality of translucent image elements on which image information can be represented from different perspectives, a wavelength filter array (3), an illumination device that operates in at least two modes and can be triggered. Light reaches the viewer (7) from a first source of illumination (2) that is disposed behind the wavelength filter array (3) through at least one portion of the translucent filter elements and then through an associated portion of the image elements of the pictorial reproduction device (1) in a first mode of operation such that the scene or the object can be seen in a three-dimensional manner by the viewer. Light is emitted by a second source of illumination (4) and reaches the viewer (7) through the image elements of the pictorial reproduction device (1) without passing through the filter elements of the wavelength filter array (3) in a second mode of operation such that the scene or the object can be seen at least in part in a two-dimensional manner by the viewer (7). The inventive arrangement also comprises means providing uniform illumination in the second mode of operation.

Description

Titeltitle
Anordnung zur zwei- oder dreidimensionalen DarstellungArrangement for two- or three-dimensional representation
Gebiet der Erfindung Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur zwei- oder dreidimensionalen Darstellung.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to an arrangement for two- or three-dimensional representation.
Stand der Technik Vielen autostereoskopischen Darstellungsverfahren liegt das Prinzip zugrunde, mehrere verschiedene Perspektivansichten des Gegenstandes bzw. der Szene gleichzeitig optisch wiederzugeben, durch geeignete Maßnahmen jedem Auge eines Betrachters jedoch jeweils nur eine Auswahl dieser Perspektivansichten getrennt sichtbar zu machen. Hierdurch entsteht ein parallaktischer Effekt, der dem Betrachter eine räumliche Wahrneh- mung mit deutlicher Tiefenstaffelung erlaubt.PRIOR ART Many autostereoscopic display methods are based on the principle of optically reproducing several different perspective views of the object or scene at the same time, however, by means of suitable measures, each eye of a viewer can only be made to see a selection of these perspective views separately. This creates a parallactic effect that allows the viewer to perceive space with a distinct depth graduation.
Im Zuge der Forschung auf dem Gebiet autostereoskopischen Darstellung wurden eine Vielzahl von Verfahren und Anordnungen entwickelt, die einem oder mehreren Betrachtern hilfsmittelfrei räumliche Eindrücke vermitteln. Diese Anordnungen erlauben jedoch oftmals nur eine eingeschränkte Wiedergabe gewöhnlichen Textes bzw. zweidimensiona- ler Graphiken, wie es z.B. bei der US 5,457,574 und der US 5,606,455 der Fall ist. Für den Anwender ist es hingegen von großem Vorteil, wenn er wahlweise zwischen einer brillenlosen 3D-Darstellung und einer hochauflösenden, möglichst unbeeinträchtigten 2D- Darstellung auf ein- und demselben Gerät umschalten kann.In the course of research in the field of autostereoscopic imaging, a large number of methods and arrangements have been developed that convey spatial impressions to one or more viewers without tools. However, these arrangements often only allow limited reproduction of ordinary text or two-dimensional graphics, as is the case, for example, with is the case with US 5,457,574 and US 5,606,455. On the other hand, it is of great advantage for the user if he can switch between a 3D display without glasses and a high-resolution 2D display that is as unimpaired as possible on the same device.
Zur optischen Wiedergabe der Perspektivansichten eines Gegenstandes in autostereosko- pischer Darstellung werden unter anderem elektronisch ansteuerbare Farb-LC-Displays verwendet, die bei Ansteuerung in der herkömmlichen Art und Weise auch zur zweidi- mensionalen Bildwiedergabe geeignet sind. In vielen Anwendungsfällen besteht ein gro- ßes Interesse daran, eine Umschaltung von der räumlichen autostereoskopischen Darstellung (die im folgenden aufgrund des starken Raumeindruckes auch als dreidimensionale Darstellung bezeichnet wird) in eine zweidimensionale Darstellung derselben Szene bzw. des desselben Gegenstandes vornehmen zu können. Dies ist insbesondere für die Lesbar- keit von Texten relevant, da die Bildqualität in der zweidimensionalen Betriebsart aufgrund der höheren Bildauflösung besser ist.For the optical reproduction of the perspective views of an object in an autostereoscopic representation, electronically controllable color LC displays are used, among other things, which, when activated in the conventional manner, are also suitable for two-dimensional image reproduction. In many applications there is a large ß interest to be able to switch from the spatial autostereoscopic representation (which is also referred to below as a three-dimensional representation due to the strong spatial impression) to a two-dimensional representation of the same scene or the same object. This is particularly relevant for the legibility of texts, since the image quality in the two-dimensional mode is better due to the higher image resolution.
Hinsichtlich einer derartigen Umschaltung von 2D zu 3D und umgekehrt sind eine Reihe von Anordnungen bekannt. So beschreibt die WO 01 /56265 der Anmelderin ein Verfahren zur räumlichen Darstellung, bei dem mindestens ein Wellenlangenfilterarray für eine räumlich wahrnehmbare Darstellung sorgt. In einer besonderen Ausgestaltung dieser Erfindung wirkt ein LC- Display als Wellenlangenfilterarray mit variablem Transmissionsgrad. Damit wird eine Umschaltung zwischen 2D- und 3D-Darstellung erzielt. Nachteilig ist hierbei allerdings, daß das Licht durch zwei LC-Displays, d.h. durch eine Vielzahl von Polarisationsfiltern, Farbfiltern, Flüssigkristallschichten und weiteren Bauelementen wie Trägersubstrate hindurchdringen muß, so daß die Helligkeit sowohl in der 2D- als auch in der 3D-Darstellung vermindert wird.With regard to such a switch from 2D to 3D and vice versa, a number of arrangements are known. WO 01/56265 by the applicant describes a method for spatial representation in which at least one wavelength filter array provides a spatially perceptible representation. In a special embodiment of this invention, an LC display acts as a wavelength filter array with a variable transmittance. This enables switching between 2D and 3D display. The disadvantage here, however, is that the light through two LC displays, i.e. must penetrate through a large number of polarization filters, color filters, liquid crystal layers and other components such as carrier substrates, so that the brightness is reduced both in the 2D and in the 3D representation.
Die WO 02/35277 beschreibt ein 3D-Display mit einem Substrat, welches Streifen erster optischer Eigenschaften und dazwischenliegende Streifen zweiter optischer Eigenschaften sowie einen Polarisator enthält. Damit wird unter anderem die 2D/3D-Umschaltung durch Polarisationsdrehung oder Hinzufügen/Weglassen eines Polarisators erreicht.WO 02/35277 describes a 3D display with a substrate which contains strips of first optical properties and intermediate strips of second optical properties and a polarizer. Among other things, this enables 2D / 3D switching by rotating the polarization or adding / deleting a polarizer.
In der US 6,1 57,424 wird ein 2D/3D-Display beschrieben, bei welchem zwei LC-Displays hintereinandergeschaltet sind und eines davon als zuschaltbare Barriere dient.No. 6,157,424 describes a 2D / 3D display in which two LC displays are connected in series and one of them serves as a switchable barrier.
Ebenfalls ein 2D/3D-umschaltbares Display ist aus der US 6,337,721 bekannt. Dabei sind mehrere Lichtquellen, ein Lentikular und eine funktionswesentliche Streuscheibe vorgese- hen. Diese Komponenten gewährleisten verschiedene Beleuchtungsmodi zur Erzielung jeweils einer 2D- oder 3D-Darstellung.A 2D / 3D switchable display is also known from US Pat. No. 6,337,721. Several light sources, a lenticular and a functionally essential lens are provided. These components ensure different lighting modes to achieve a 2D or 3D representation.
Aus der US 5,897,1 84 ist ein autostereoskopisches Display mit in der Dicke reduziertem Beleuchtungsbauteil für transportable Computersysteme bekannt, das die zonenweise Umschaltung von 3D auf 2D und umgekehrt erlaubt. Nachteilig ist hierbei, daß es sich um ein zweikanaliges 3D-Display für nur einen Betrachter, der sich zudem noch in einer festen Betrachtungsposition befinden muß, handelt. Ferner ist die Bildhelligkeit im 3D- Modus geringer als die vergleichbarer Zweikanal-3D-Displays (gemeint sind solche 3D- Displays, die genau ein linkes und genau ein rechtes Bild darstellen). Außerdem sind bei nicht korrekt in der Tiefe vor dem 3D-Display gewählten Betrachtungspositionen starke und störende Moire-Effekte wahrzunehmen. Im 2D-Modus wird unter anderem das für den 3D-Modus verfügbare Licht mit dem Ziel gestreut, durch eine Homogenisierung der Beleuchtung die 3D-Bildtrennung aufzuheben. Damit wird im 2D-Modus bei den Anordnun- gen mit schaltbarer Streuscheibe nur eine geringere Bildhelligkeit als im 3D-Modus erreicht, da der streuende Zustand solcher Streuscheiben einen Transmissionsgrad kleiner als 1 aufweist. Das Gerät ist im übrigen nur mit einem hohen fertigungstechnischen Aufwand herzustellen.From US 5,897,1 84 an autostereoscopic display with a reduced-thickness lighting component for transportable computer systems is known, which allows zone-by-zone switching from 3D to 2D and vice versa. The disadvantage here is that it is a two-channel 3D display for only one viewer, who must also be in a fixed viewing position. Furthermore, the image brightness in 3D mode is lower than that of comparable two-channel 3D displays (what is meant are those 3D displays that show exactly one left and exactly one right image). In addition, at not perceive strong and disruptive moiré effects correctly in the depth selected in front of the 3D display. In 2D mode, the light available for 3D mode is scattered with the aim of eliminating the 3D image separation by homogenizing the lighting. This means that only a lower image brightness is achieved in the 2D mode in the arrangements with a switchable diffuser than in 3D mode, since the scattering state of such diffusers has a transmittance less than 1. Incidentally, the device can only be produced with a high level of manufacturing complexity.
Ferner beschreibt die US 5,500,765, wie sich die Wirkung eines Lentikulars vermöge des Darüberklappens einer komplementären Linsenanordnung aufheben läßt. Dadurch wird die 3D-Darstellung quasi abgeschaltet. Dieser Ansatz funktioniert zunächst nur mit Lenti- kularsystemen und erfordert auch die Herstellung einer exakt komplementären Linsenanordnung.No. 5,500,765 describes how the effect of a lenticular can be eliminated by folding a complementary lens arrangement over it. This virtually turns off the 3D display. This approach initially only works with lenticular systems and also requires the production of an exactly complementary lens arrangement.
In der DE 100 53 868 C2 der Anmelderin wird eine Anordnung zur wahlweise 2D- oder 3D-Darstellung beschrieben. Hierbei sind zwei Lichtquellen vorgesehen, wobei für die 2D- Darstellung bzw. die teilweise 2D-Darstellung die 3D-Beleuchtung stets ausgeschaltet bzw. das von ihr abgestrahlte Licht abgeblockt wird. Als nachteilig ist hierbei festzuhal- ten, daß das 2D-Beleuchtungslicht bzgl. der Leuchtdichte nicht ausreichend homogen gestaltet werden kann. Ferner ist beim Einsatz eines handelsüblichen Lichtleiters als 2D- Beleuchtung in der Regel dessen makroskopische Struktur für den bzw. die Betrachter sichtbar und erzeugt ein störendes Muster. Eine visuell nicht sichtbare mikroskopische Strukturierung ist jedoch aufwendig und teuer in der Herstellung.DE 100 53 868 C2 from the applicant describes an arrangement for optional 2D or 3D display. Here, two light sources are provided, with the 3D lighting always being switched off for the 2D representation or the partial 2D representation, or the light emitted by it being blocked. The disadvantage here is that the 2D illuminating light cannot be made sufficiently homogeneous with regard to the luminance. Furthermore, when a commercially available light guide is used as 2D lighting, its macroscopic structure is generally visible to the viewer (s) and generates a disturbing pattern. Visually invisible microscopic structuring is, however, complex and expensive to manufacture.
Beschreibung der ErfindungDescription of the invention
Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Umschaltbarkeit der eingangs genannten Anordnung zwischen einem 3D-Betrieb, in dem mindestens ein, vorzugsweise jedoch mehrere Betrachter ohne Hilfsmittel ein räumliches Bild wahrnehmen, und einem 2D-Betrieb zu vereinfachen und die Bildqualität, insbesondere im 3D-Modus, zu verbessern. Ferner soll die Bildqualität im 2D-Modus der von herkömmlichen 2D-Monitoren im wesentlichen nicht nachstehen, d.h. es sollen für den oder die Betrachter helle, vollauflösende Bilder dargestellt werden können. Optional soll eine größere Bildhelligkeit im 2D-Modus als im 3D-Modus erzielt werden. Für den 2D-Modus soll insbesondere eine möglichst homogene Beleuchtung, d.h. ein Kontrast von nahezu null für die entsprechende Beleuchtung erzielt werden. Die Anordnung soll so dimensionierbar sein, daß genügend Platz für das Bauteil zur 2D/3D-Umschaltung vorhanden ist, darüber hinaus soll sie mit weitestgehend handelsüblichen Baugruppen realisiert werden können.Starting from this prior art, the object of the invention is to simplify the switchability of the arrangement mentioned at the outset between a 3D operation in which at least one, but preferably a plurality of viewers perceive a spatial image without aids, and a 2D operation and To improve image quality, especially in 3D mode. Furthermore, the image quality in 2D mode should essentially not be inferior to that of conventional 2D monitors, ie bright, full-resolution images should be able to be displayed for the viewer or viewers. Optionally, a higher image brightness should be achieved in 2D mode than in 3D mode. For the 2D mode, the most homogeneous illumination possible, ie a contrast of almost zero for the corresponding illumination. The arrangement should be dimensionable so that there is enough space for the component for 2D / 3D switching, In addition, it should be possible to implement it with largely commercially available assemblies.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Anordnung gemäß des Oberbe- griffs von Anspruch 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 .This object is achieved according to the invention by an arrangement according to the preamble of claim 1 with the characterizing features of claim 1.
Zum Zwecke der 2D-Darstellung wird also in der zweiten Betriebsart eine zweite Beleuchtungsquelle eingeschaltet. Weiterhin sind Mittel zur gleichmäßigen, d.h. möglichst homogenen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart vorgesehen.For the purpose of 2D representation, a second lighting source is therefore switched on in the second operating mode. Furthermore, means for uniform, i.e. As homogeneous as possible provided in the second mode.
Als zweite Beleuchtungsquelle kann beispielsweise eine transparente Platte aus fluoreszierendem Material verwendet werden. Diese wird seitlich von beispielsweise vertikal angeordneten, dünnen, stabförmigen Fluoreszenzlampen bestrahlt und zur Fluoreszenz angeregt.For example, a transparent plate made of fluorescent material can be used as the second illumination source. This is laterally irradiated by, for example, vertically arranged, thin, rod-shaped fluorescent lamps and excited to fluoresce.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als zweite Beleuchtungsquelle eine als plattenförmiger Lichtleiter ausgebildete Planbeleuchtungsquelle vorgesehen, wobei der Lichtleiter mit zwei einander gegenüberliegenden Großflächen und umlaufenden Schmalflächen ausgebildet ist und die der Bildwiedergabeeinrichtung abgewandte und/oder zugewandte Großfläche der Abstrahlebene bzw. den Abstrahlebenen entspricht, und der Lichtleiter von einer oder mehreren seitlich angeordneten Lichtquellen gespeist wird, wobei das Licht über eine oder mehrere der Schmalflächen in den Lichtleiter eingekoppelt wird, dort teilweise durch Totalreflexion an den Großflächen hin- und herreflektiert wird und teilweise in der der Abstrahlebene entsprechenden Großfläche bzw. den den Abstrahlebenen entsprechenden Großflächen ausgekoppelt wird.In an advantageous embodiment of the invention, a plan lighting source designed as a plate-shaped light guide is provided as the second lighting source, the light guide being designed with two large surfaces lying opposite one another and circumferential narrow surfaces and corresponding to the image display device facing and / or facing large surface corresponding to the radiation level or levels, and the light guide is fed by one or more laterally arranged light sources, the light being coupled into the light guide via one or more of the narrow surfaces, where it is partially reflected back and forth by total reflection on the large surfaces and partly in the large surface corresponding to the radiation level or large areas corresponding to the radiation levels are coupled out.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die eine homogene und helle Beleuchtung in der zweiten Betriebsart ermöglicht, ist in der zweiten Betriebsart zusätzlich zur zweiten Beleuchtungsquelle auch die erste Beleuchtungsquelle eingeschaltet, ist als Ab- strahlebene nur die der Bildwiedergabeeinrichtung abgewandte Großfläche vorgesehen, und sind zur gleichmäßigen Beleuchtung nur solche Bereiche in der Abstrahlebene vorgesehen, die bei Projektion entlang der Ebenennormalen auf das Wellenlangenfilterarray im wesentlichen deckungsgleich mit den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen sind. Die zweite Beleuchtungsquelle strahlt also im wesentlichen an den Stellen Licht ab, die den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen auf dem Wellenlangenfilterarray entsprechen.In a preferred embodiment of the invention, which enables homogeneous and bright lighting in the second operating mode, the first lighting source is also switched on in the second operating mode in addition to the second lighting source, and only the large surface facing away from the image display device is provided as the radiation level, and are intended for uniform illumination provided only those areas in the radiation plane which are substantially congruent with the areas occupied by opaque filter elements when projected along the plane normal onto the wavelength filter array. The second illumination source therefore emits light essentially at those points which correspond to the areas on the wavelength filter array occupied by opaque filter elements.
Die beiden Beleuchtungsquellen sind vorteilhaft dimmbar ausgestaltet, d.h. ihre Helligkeit kann an die Umgebungshelligkeit angepaßt werden. Das Wellenlangenfilterarray ist beispielsweise auf die der Abstrahlebene entsprechenden Großfläche aufgebracht. Unter Array werden dabei alle regelmäßigen Anordnungen von Filterelementen verstanden, neben einer rasterförmigen Anordnung also auch streifen- förmige Anordnungen, wobei die Streifen vertikal, aber auch mit großen Abweichungen von der Vertikalen verlaufen können, sofern eine dreidimensionale Betrachtung in der ersten Betriebsart noch möglich ist. Darüberhinaus können neben (im sichtbaren Bereich) lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Filterelementen äquivalent natürlich auch Graustufenfilterelemente sowie Polarisationsfilter verwendet werden.The two lighting sources are advantageously designed to be dimmable, ie their brightness can be adapted to the ambient brightness. The wavelength filter array is applied, for example, to the large area corresponding to the radiation level. Array is understood to mean all regular arrangements of filter elements, in addition to a grid-like arrangement also strip-like arrangements, the strips being able to run vertically, but also with large deviations from the vertical, provided that a three-dimensional view is still possible in the first operating mode. In addition to (in the visible range) translucent and opaque filter elements, of course, grayscale filter elements and polarization filters can of course also be used in an equivalent manner.
Ferner kann es vorgesehen sein, daß die der Abstrahlebene entsprechende Großfläche in den zur Abstrahlung vorgesehenen Bereichen mit einer die Totalreflexion störenden Struktur versehen ist. Diese Struktur kann beispielsweise aus Partikeln bestehen. Bevorzugt ist dabei das Störvermögen der Partikel über die Ausdehnung der Abstrahlebene hinweg zwischen zwei Grenzwerten inhomogen, wobei die Grenzwerte von der Partikeldichte in der Beschichtung abhängig sind. Das Störvermögen der Partikel kann ferner in jedem der beschichteten Bereiche für sich genommen im wesentlichen konstant sein.Furthermore, it can be provided that the large area corresponding to the radiation level is provided with a structure which interferes with total reflection in the areas provided for radiation. This structure can consist of particles, for example. The interference capacity of the particles is preferably inhomogeneous across the extent of the radiation level between two limit values, the limit values being dependent on the particle density in the coating. The interference of the particles can also be essentially constant per se in each of the coated areas.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind zwei sich parallel gegenüberliegende Schmalflächen zur Lichteinkopplung vorgesehen, und das Störvermögen der beschichteten Bereiche ist mit wachsenden Abständen xl , x2 in parallel zu den Schmalflächen ausgerichteten, streifenförmigen Flächenabschnitten progressiv bis zu einem gemeinsamen Maximum zunehmend ausgebildet.In a further advantageous embodiment, two narrow surfaces lying opposite one another are provided for the coupling of light, and the interference capacity of the coated areas is progressively increased with increasing distances x1, x2 in strip-shaped surface sections aligned parallel to the narrow surfaces up to a common maximum.
Eine andere Ausgestaltung sieht demgegenüber vor, daß das Störvermögen der Partikel sowohl in jedem der Bereiche als auch über die Ausdehnung der Abstrahlebene hinweg im wesentlichen homogen ist. Hierzu sind vorzugsweise zwei einander in vertikaler Richtung gegenüberliegende Schmalflächen zur Lichteinkopplung vorgesehen. In ausgewählten Bereichen des Wellenlängenfilterarrays, die jeweils eine oder mehrere Zeile oder/und Spal- ten umfassen, einander nicht überlappen und in ihrer Gesamtheit das Wellenlangenfilterarray vollständig bedecken, ist das Verhältnis der Flächeninhalte der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen jeweils in Abhängigkeit von der maximal erzielbaren Leuchtdichte in denjenigen Flächenabschnitten in der Abstrahlebene der Planbeleuchtungsquelle vorgegeben, die bei Projektion entlang der Flächennormalen jeweils einem so ausgewählten Bereich des Wellenlängenfilterarrays entsprechen. ln diesem Zusammenhang wird gewissermaßen die Filterstruktur (zeilenweise oder/und spaltenweise) an die jeweiligen Verhältnisse im Lichtleiter angepaßt: Bei konstantem Störvermögen der der Auskopplung dienenden Partikel ist normalerweise am Rande, das heißt nahe den Schmalflächen zur Lichteinkopplung, vermöge der zweiten Beleuchtungsquelle eine relativ große Leuchtdichte zu erzielbar, die zur Mitte hin abnimmt. Um diesen Leuchtdichteabfall auszugleichen wird nun das Verhältnis der Flächeninhalte der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen bezogen auf die mit lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche am Rande zu den Einkoppelschmalflächen hin kleiner gewählt als etwa in der Mitte der zweiten Beleuchtungsquelle. Funktionswesentlich wird dadurch in der Mitte des Lichtleiters auf Grund der Partikel gegenüber dem Rande verstärkt Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt. Insgesamt kompensiert dieser Sachverhalt die Eigenschaft des Lichtleiters, nahe der Einkoppelflächen besonders viel Licht abzustrahlen, gerade. Dadurch wirkt die zweite Beleuchtungsquelle im wesentlichen als homogene Lichtquelle.In contrast, another embodiment provides that the interference capacity of the particles is essentially homogeneous both in each of the regions and over the extent of the radiation plane. For this purpose, two narrow surfaces lying opposite one another in the vertical direction are preferably provided for coupling in light. In selected areas of the wavelength filter array, each of which comprises one or more rows or / and columns, do not overlap one another and completely cover the wavelength filter array as a whole, the ratio of the area contents of the area areas occupied by filter elements which are transparent in predetermined wavelength areas to that of opaque areas Filter elements occupy surface areas in each case as a function of the maximum achievable luminance in those surface sections in the radiation plane of the plan illumination source that correspond to a region of the wavelength filter array selected in this way when projected along the surface normals. In this context, the filter structure (row by row and / or column by row) is adapted to the respective conditions in the light guide: with constant interference of the decoupling particles, there is usually a relatively large margin at the edge, i.e. near the narrow surfaces for coupling light, due to the second lighting source Luminance achievable that decreases towards the center. In order to compensate for this drop in luminance, the ratio of the area of the surface areas occupied by filter elements that are translucent in predetermined wavelength ranges to the surface areas occupied by opaque filter elements, based on the surface areas occupied by opaque filter elements on the edge to the coupling narrow surfaces, is chosen to be smaller than, for example, in the middle of the second illumination source , In terms of function, light is increasingly coupled out of the light guide in the middle of the light guide due to the particles opposite the edge. Overall, this fact just compensates for the property of the light guide to emit a particularly large amount of light near the coupling surfaces. As a result, the second lighting source essentially acts as a homogeneous light source.
Das besagte Verhältnis von lichtundurchlässigen zu in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen kann am Rande zu den Schmalflächen, die der Lichteinkopplung dienen, beispielsweise 7 zu 1 betragen. Wenn nun die mit der zweiten Beleuchtungsquelle, d.h. der Planbeleuchtungsquelle, etwa in der Mitte (d.h. zwischen den zwei Schmalflächen, über die Licht eingekoppelt wird), erzielbare Leuchtdichte etwas kleiner als am Rande ist, so kann man dort beispielsweise als Verhältnis von lichtundurchlässigen zu in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen etwa 1 0 zu 1 wählen, so daß dort auf Grund der größeren Partikelflächen bzw. der größeren Anzahl der Partikel - die ja auf den mit lichtundurchlässigen Filterelementen versehenen Flächenabschnitten angeordnet sind - mehr Licht ausgekoppelt wird. Insgesamt wird auf diese Weise etwa eine homogene Leuchtdichteverteilung vermöge der zweiten Beleuchtungsquelle erzielt. Selbstverständlich sind zwischen den Flächenabschnitten mit den oben näher bezeichneten Verhältnissen von 7 zu 1 bzw. von 10 zu 1 auch noch andere vorgesehen, beispielsweise Verhältnisse von 8 zu 1 und 9 zu 1 oder aber auch nicht- ganzzahlige Verhältnisse.The said ratio of opaque to transparent filter elements in predetermined wavelength ranges can be, for example, 7 to 1 at the edge to the narrow surfaces that serve to couple the light. If now with the second lighting source, i.e. of the plan lighting source, approximately in the middle (i.e. between the two narrow surfaces through which light is coupled in), the luminance that can be achieved is somewhat smaller than at the edge, for example, the ratio of opaque to translucent filter elements in predetermined wavelength ranges can be approximately 1 0 to 1 choose so that due to the larger particle areas or the larger number of particles - which are arranged on the surface sections provided with opaque filter elements - more light is coupled out. Overall, a homogeneous luminance distribution is achieved in this way by means of the second illumination source. Of course, there are also other provided between the surface sections with the ratios of 7 to 1 or 10 to 1 described above, for example ratios of 8 to 1 and 9 to 1 or else non-integer ratios.
Es bleibt anzumerken, daß auf Grund des somit beeinflußten Wellenlängenfilterarrays auch der wahrgenommene 3D-Eindruck beeinflußt wird; dies ist insbesondere darauf zu- rückzuführen, daß die monokular jeweils sichtbare Auswahl von Ansichten und im speziellen der Relativanteil der Bildinformationen aus verschiedenen Ansichten durch besagtes vorstehend beschriebene Verhältnis unmittelbar beeinflußt wird. Ferner kann auf die die Totalreflexion störende Beschichtung eine weitere, das Licht im wesentlichen absorbierende Deckschicht aufgebracht sein.It should be noted that the perceived 3D impression is also influenced due to the wavelength filter array thus influenced; this is due in particular to the fact that the monocularly visible selection of views and in particular the relative proportion of the image information from different views is directly influenced by the above-described relationship. Furthermore, a further cover layer which essentially absorbs light can be applied to the coating which disturbs the total reflection.
Vorteilhaft sind die bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen außerdem dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung mit einer Steuerung für die erste Beleuchtungsquelle zur Erzeugung eines Leuchtdichtegradienten bezüglich der Ebene des Wellenlängenfilterarrays versehen ist. Damit können Inhomogenitäten der Helligkeit der zweiten Beleuchtungsquelle ausgeglichen werden, wodurch Unzulänglichkeiten hinsichtlich der Homogenität der wahrgenommenen Helligkeit des 2D-Bildes in der zwei- ten Betriebsart ausgeglichen werden. Auch kann der Leuchtdichtegradient in der ersten Beleuchtungsquelle für die Homogenisierung der Leuchtdichte im 3D-Modus, d.h. in der ersten Betriebsart, herhalten.The arrangements according to the invention described so far are also advantageously characterized in that the lighting device is provided with a controller for the first lighting source for generating a luminance gradient with respect to the plane of the wavelength filter array. This makes it possible to compensate for inhomogeneities in the brightness of the second illumination source, thereby compensating for shortcomings in the homogeneity of the perceived brightness of the 2D image in the second operating mode. The luminance gradient in the first illumination source can also be used for the homogenization of the luminance in 3D mode, i.e. in the first operating mode.
Statt zusätzlich die erste Beleuchtungsquelle einzuschalten, läßt sich eine homogene Be- leuchtung auch allein mit der zweiten Beleuchtungsquelle erreichen, wenn eine schwache Streuscheibe hinter die Bildwiedergabeeinrichtung eingefügt wird.Instead of additionally switching on the first illumination source, homogeneous illumination can also be achieved with the second illumination source alone if a weak diffusing screen is inserted behind the image display device.
Beispielhaft ist in der Beleuchtungseinrichtung als erste Beleuchtungsquelle eine Entladungslampe mit einem planen, zum Wellenlangenfilterarray parallelen Abschlußglas auf der dem Wellenlangenfilterarray zugewandten Seite vorgesehen. Je nach Ausbildung der ersten Beleuchtungsquelle mit einer Entladungslampe kann hierbei auch schaltbar über eine entsprechende Steuerung der vorgenannte Leuchtdichtegradient erzielt werden. Auf der Innenseite des Abschlußglases ist eine Beschichtung mit Leuchtstoff aufgebracht.By way of example, a discharge lamp with a flat end glass parallel to the wavelength filter array is provided in the lighting device as the first lighting source on the side facing the wavelength filter array. Depending on the design of the first illumination source with a discharge lamp, the aforementioned luminance gradient can also be achieved in a switchable manner via a corresponding control. A coating with phosphor is applied to the inside of the cover glass.
Vorteilhaft ist dabei die Beschichtung mit Leuchtstoff nur in Bereichen aufgebracht, die bei Projektion entlang der Ebenennormalen auf das Wellenlangenfilterarray im wesentlichen deckungsgleich mit den von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen sind. Damit wird sichergestellt, daß alles von dem Leuchtstoff emittierte Licht im wesentlichen nicht durch lichtundurchlässige Filter- element absorbiert bzw. abgeblockt wird, sondern vielmehr die Bildwiedergabeeinrichtung rückseitig beleuchtet.The coating with phosphor is advantageously applied only in areas which, when projected along the plane normal to the wavelength filter array, are substantially congruent with the areas occupied by filter elements which are translucent in predetermined wavelength ranges. This ensures that all the light emitted by the phosphor is not essentially absorbed or blocked by opaque filter elements, but rather illuminates the image display device from the rear.
Es ist dabei günstig, wenn das Wellenlangenfilterarray auf die Außenseite des Abschlußglases aufgebracht ist.It is advantageous if the wavelength filter array is applied to the outside of the cover glass.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß mittels optischer Elemente in der zweiten Betriebsart ein Teil des Lichtes der ersten Beleuchtungsquelle ausgekoppelt und in die zweite Beleuchtungsquelle wieder eingekoppelt wird, wobei dieser Teil durch das Verhältnis der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen im Wellenlangenfilterarray festgelegt ist. Zur Aus- und Einkopplung eignen sich in diesem Zusammenhang insbesondere Lichtleiter und/oder spiegelnde Elemente.Provision can furthermore be made for part of the light from the first illumination source to be coupled out and back into the second illumination source by means of optical elements, this part being occupied by the ratio of the filter elements which are transparent in predetermined wavelength ranges Area areas to the area areas occupied by opaque filter elements is defined in the wavelength filter array. In this context, light guides and / or reflective elements are particularly suitable for coupling and decoupling.
Überdies kann zwischen erster und zweiter Beleuchtungsquelle ein optisch wirksames Material, bevorzugt eine Filterplatte oder eine dünne Folie mit prismatisch wirkender Mi- krostruktur, angeordnet sein, wodurch Licht der ersten Beleuchtungsquelle mit Einfallswinkeln größer als der (Grenz-)Winkel der Totalreflexion der zweiten Beleuchtungsquelle im wesentlichen nicht in die zweite Beleuchtungsquelle gelangt. Eine Filterplatte mit ei- nem mehrere Millimeter dicken Filterarray zur Vignettierung der Lichtstrahlen ist hier außerdem anwendbar. Die Größenordnung der Dicke der Filterschicht entspricht etwa der Größenordnung der lichtdurchlässigen Filterelemente, sie kann beispielsweise zwischen 0,1 mm und 0,3 mm liegen.In addition, an optically active material, preferably a filter plate or a thin film with a prismatic microstructure, can be arranged between the first and second illumination sources, as a result of which light from the first illumination source with angles of incidence greater than the (critical) angle of the total reflection of the second illumination source in essentially does not get into the second lighting source. A filter plate with a filter array several millimeters thick for vignetting the light rays can also be used here. The order of magnitude of the thickness of the filter layer corresponds approximately to the order of magnitude of the transparent filter elements, for example it can be between 0.1 mm and 0.3 mm.
Eine andere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung sieht vor, daß als zweite Beleuchtungsquelle eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren, in Richtung der Bildwiedergabeeinrichtung Licht abstrahlenden Lichtquellen vorgesehen sind, die zugleich als lichtundurchlässige Filterelemente im Wellenlangenfilterarray ausgebildet sind. Als Lichtquellen können in diesem Zusammenhang zum Beispiel lichtemittierende, im wesentlichen ebene Polymerschichten vorgesehen sein.Another embodiment of the arrangement according to the invention provides that a plurality of individually controllable light sources which emit light in the direction of the image display device are provided as the second illumination source and which are at the same time designed as opaque filter elements in the wavelength filter array. In this connection, for example, light-emitting, essentially planar polymer layers can be provided as light sources.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenso gelöst von einer Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung aus einer Vielzahl von transluzenten Bildelementen, auf denen Bildinformationen aus mehreren Perspektivenansichten der Szene oder des Gegenstandes darstellbar sind, mit einer in Blickrichtung eines Betrachters der Bildwiedergabeeinrichtung nachgeordneten Array, welches eine Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten angeordneten, einzeln ansteuerbaren und in vorgegebenen Wellenlängenbereichen zur Lichtabstrahlung vorgesehenen Beleuchtungsquellen enthält, wobei in einer ersten Betriebsart nur von solchen Beleuchtungsquellen Licht emittiert wird, von denen Licht durch einen einer Beleuchtungsquelle jeweils zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung hindurch zum Betrachter gelangt, so daß die Bildwiedergabe dreidimensional erfolgt, und in einer zweiten Betriebsart zusätzlich mindestens von einem weiteren Teil der Beleuchtungsquellen Licht emittiert wird, von dem Licht ohne besondere Zuordnung durch Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung hindurch zum Betrachter gelangt, so daß das Bild mindestens teilweise zweidimensional wiedergegeben wird. Als Beleuchtungsquellen können hier im wesentlichen ebene, lichtemittierende Polymerschichten vorgesehen sein. Demgegenüber ist es auch möglich, als Beleuchtungsquellen ein Liquid-Crystal-Display zu verwenden.The object of the invention is also achieved by an arrangement for displaying images of a scene or an object, with an image display device comprising a multiplicity of translucent image elements, on which image information can be represented from several perspective views of the scene or the object, with an observer in the viewing direction Arranged downstream of the image display device, which contains a multiplicity of illumination sources arranged in rows and / or columns, individually controllable and provided in predetermined wavelength ranges for light emission, with light being emitted in a first operating mode only from those illumination sources, of which light from one illumination source in each case assigned part of the picture elements of the picture reproduction device reaches the viewer so that the picture is reproduced three-dimensionally, and in a second mode of operation additionally at least one further Part of the illumination sources emits light, from which light reaches the viewer without special association through picture elements of the picture display device, so that the picture is at least partially reproduced in two dimensions. Essentially flat, light-emitting polymer layers can be provided as the illumination sources. In contrast, it is also possible to use a liquid crystal display as lighting sources.
Die Aufgabe der Erfindung wird ebenso gelöst von einer Anordnung gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 2, bei der als Mittel zur gleichmäßigen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart an mindestens einer der Großflächen eine zu- und abschaltbare Lichtauskoppelstruktur angebracht ist.The object of the invention is also achieved by an arrangement according to the preamble of claim 2, in which a light coupling structure which can be switched on and off is attached to at least one of the large areas as a means for uniform lighting in the second operating mode.
Bei der zu- und abschaltbaren Lichtauskoppelstruktur handelt es sich bevorzugt um eine schaltbare Streuschicht, welche sich in einem geringen Abstand von dem Wellenlangenfilterarray, vorzugsweise im Kontakt mit selbigem, befindet.The light decoupling structure which can be switched on and off is preferably a switchable scattering layer which is located at a short distance from the wavelength filter array, preferably in contact with the same.
Die schaltbare Streuschicht wird in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart streuend geschaltet. Bevorzugt wird die schaltbare Streuschicht dabei in der zweiten Betriebsart vollflächig streuend geschaltet. Dies entspricht dem Fall, daß auf der gesamten Bildfläche der Bildwiedergabeeinrichtung ein zweidimensional wahrnehmbares Bild darstellbar ist.The switchable scattering layer is switched transparent in the first operating mode and scattering in the second operating mode. The switchable scattering layer is preferably switched over the entire surface in the second operating mode. This corresponds to the case where a two-dimensionally perceptible image can be displayed on the entire image surface of the image display device.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß in der zweiten Betriebsart nur Teilflächen der schaltbaren Streuschicht streuend geschaltet werden. Die Teilflächen sind dabei bevorzugt schmal und streifenförmig ausgestaltet und können verschiedene Breiten aufweisen. Dabei können jeweils zwei nächstbenachbarte solcher streifenförmiger Teilflächen durch permanent transparente streifenförmige Teilflächen auf der schaltbaren Streu- schicht voneinander getrennt sein, so daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter pro (ausreichend großer) Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters unterschiedlich groß ist. Permanent transparente streifenförmige Teilflächen können insbesondere dauerhaft transparent geschaltete Abschnitte einer schaltbaren Streuschicht oder aber blanke, nicht mit einem schaltbar streuenden Material versehene Bereiche des Licht- leiters sein.Further refinements of the invention provide that only partial areas of the switchable scattering layer are scattered in the second operating mode. The partial areas are preferably narrow and strip-shaped and can have different widths. In this case, two adjacent neighboring strip-shaped partial areas can be separated from one another by permanently transparent strip-shaped partial areas on the switchable scattering layer, so that the degree of light decoupling from the light guide is different per unit area (sufficiently large) at different locations on the light guide. Permanently transparent strip-shaped partial surfaces can in particular be permanently transparent sections of a switchable scattering layer or bare areas of the light guide that are not provided with a switchable scattering material.
Es wird also durch lokale Variation der Breite und lokalen Häufigkeit der streifenförmigen Teilflächen der schaltbaren Streuschicht der jeweilige lokale Lichtauskopplungsgrad bestimmt („geometrische Anpassung des Lichtauskopplungsgrades" mit dem Ziel der Leuchtdichtehomogenisierung). Hierdurch ist es möglich, insgesamt eine homogenere Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung vermöge der zweiten Beleuchtungsquelle zu erzielen, etwa wenn der Lichtauskopplungsgrad nahe bei den lichteinkoppelnden seitlich angeordneten Lichtquellen geringer ist als in einer gewissen Entfernung davon. Außerdem ist es möglich, daß die schaltbare Streuschicht in der zweiten Betriebsart an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich stark streuend geschaltet wird, so daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters ebenso unterschiedlich groß ist. Zur Erzielung unterschiedlich stark streuender Stellen an ver- schiedenen Orten der schaltbaren Streuschicht werden ebenda paarweise verschiedene Steuersignale angelegt.The respective local degree of light decoupling is thus determined by locally varying the width and local frequency of the strip-shaped partial areas of the switchable scattering layer (“geometric adaptation of the degree of light decoupling” with the aim of luminance homogenization). This makes it possible overall to achieve more homogeneous illumination of the image display device by virtue of the second To achieve illumination source, for example if the degree of light decoupling near the light-coupling laterally arranged light sources is less than at a certain distance from it. In addition, it is possible for the switchable scattering layer to be switched with different degrees of scattering at different points in the second operating mode, so that the degree of light decoupling from the light guide is also different in size at different points on the light guide. Different control signals are applied in pairs in order to achieve differently strong scattering points at different locations in the switchable scattering layer.
Diese letztgenannte „elektrische Anpassung des Lichtauskopplungsgrades" kann ferner mit der vorher beschriebenen geometrischen Anpassung kombiniert werden, um eine besonders homogene 2D-Beleuchtung zu erreichen.This last-mentioned “electrical adaptation of the degree of light decoupling” can also be combined with the previously described geometric adaptation in order to achieve a particularly homogeneous 2D illumination.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die lichtundurchlässigen Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays auf der dem Betrachter zugewandten Seite diffus streuend, beispielsweise mit einem matt weißen Lack versehen, sind. Hierdurch wird Licht, welches an der dem Filter- array zugewandten Seite ausgekoppelt wird, diffus zurückgestreut, wodurch die Beleuchtung in der zweiten Betriebsart effektiver und heller wird. Alternativ können die lichtundurchlässigen Filterelemente auch mit einer reflektierenden, spiegelnden Schicht versehen sein.It is also advantageous if the opaque filter elements of the wavelength filter array are diffusely scattering on the side facing the viewer, for example provided with a matt white lacquer. As a result, light which is coupled out on the side facing the filter array is diffusely scattered back, as a result of which the lighting in the second operating mode becomes more effective and brighter. Alternatively, the opaque filter elements can also be provided with a reflective, reflective layer.
Der Lichtleiter in der zweiten Beleuchtungsquelle weist überdies vorzugsweise plane und/oder strukturierte Oberflächenanteile auf seinen Großflächen auf. Derartige Strukturierungen können weiteren Einfluß auf die jeweiligen lokalen Lichtauskoppelgrade nehmen.The light guide in the second illumination source also preferably has flat and / or structured surface portions on its large areas. Such structuring can have a further influence on the respective local degrees of light decoupling.
Die schaltbare Streuschicht ist beispielsweise eine Flüssigkristall-Streuschicht - insbesondere eine solche mit Cholesteric-Nematic-Übergang -, die bei einer geeigneten angelegten elektrischen Spannung transparent und bei fehlender Spannung lichtstreuend wirkt. Bevorzugt kommt als schaltbare Streuschicht eine schaltbare Streuscheibe vom Typ "Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) Film" der Firma Sniaricerche (Italien) zum Einsatz.The switchable scattering layer is, for example, a liquid crystal scattering layer - in particular one with a cholesteric-nematic transition - which has a transparent effect when a suitable electrical voltage is applied and is light-scattering when there is no voltage. A switchable scattering disc of the "Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) Film" type from Sniaricerche (Italy) is preferably used as the switchable scattering layer.
Ferner ist es zur weiteren Verbesserung der Homogenität und zur Erhöhung der Helligkeit möglich, in der zweiten Betriebsart zusätzlich zu der zweiten Beleuchtungsquelle auch die erste Beleuchtungsquelle einzuschalten. Bei gleicher Helligkeit auf den Flächen der lichtundurchlässigen (entsprechend dem Licht der zweiten Beleuchtungsquelle) und der licht- durchlässigen Filterelementen (entsprechend dem Licht der ersten Beleuchtungsquelle) entsteht eine (makroskopisch) homogene 2D-Beleuchtung für die zweite Betriebsart.Furthermore, in order to further improve the homogeneity and increase the brightness, it is also possible to switch on the first illumination source in addition to the second illumination source in the second operating mode. With the same brightness on the surfaces of the opaque (corresponding to the light from the second illumination source) and the translucent filter elements (corresponding to the light from the first illumination source), a (macroscopically) homogeneous 2D illumination is created for the second operating mode.
Die Vorteile der letztgenannten Ausgestaltung sind vielseitig. Insbesondere ist der Lichtleiter für die zweite Beleuchtungsquelle einfach herzustellen, da keine teuren Masterher- Stellungen für Spritzgußwerkzeuge zur Mikrostrukturierung der Lichtleiteroberfläche nötig sind. Bei Verwendung von Flüssigkristallen in der schaltbaren Streuschicht wird immanent eine mikroskopische Lichtauskoppelstruktur erzeugt, die im 2D-Modus (zweite Betriebsart) mit unbewaffnetem Auge nicht auflösbar ist. Die vorstehend beschriebenen Va- rianten zur geometrischen und/oder elektrischen Homogenisierung der Beleuchtung in der zweiten Betriebsart erlauben eine Optimierung der zweiten Beleuchtungsquelle auch für verschiedene Typen und Größen von Displays. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß keine visuell störenden bzw. sichtbaren Lichtauskoppelstrukturen auf dem Lichtleiter oder Moire-Erscheinungen in der ersten Betriebsart erkennbar sind. Im Vergleich zum Stand der Technik muß der Lichtleiter nicht mehr im engen Kontakt mit dem Filterarray angeordnet sein, was fertigungstechnische Vorteile mit sich bringt.The advantages of the latter configuration are many. In particular, the light guide for the second lighting source is easy to manufacture, since there are no expensive master Positions for injection molding tools for microstructuring the light guide surface are necessary. When using liquid crystals in the switchable scattering layer, a microscopic light decoupling structure is created that cannot be resolved with the unarmed eye in 2D mode (second operating mode). The variants described above for the geometric and / or electrical homogenization of the lighting in the second operating mode allow the second lighting source to be optimized even for different types and sizes of displays. An essential advantage of the invention is that no visually disturbing or visible light decoupling structures on the light guide or moiré phenomena are recognizable in the first operating mode. Compared to the prior art, the light guide no longer has to be arranged in close contact with the filter array, which has manufacturing advantages.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst von einer Anordnung gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 2, bei der als Mittel zur gleichmäßigen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart zwischen dem Lichtleiter und der Bildwiedergabeeinrichtung eine schaltbare Streuscheibe angeordnet ist, die in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart mindestens teilflächig streuend geschaltet wird, so daß der Helligkeitskontrast des in der zweiten Betriebsart durch die schaltbare Streuscheibe hindurchdringenden Lichtes vermindert wird. Die Kontrastminderung dient der Homogenisierung der Beleuch- tung in der zweiten Betriebsart, d.h. in der Betriebsart zur zweidimensionalen Darstellung.The object of the invention is further achieved by an arrangement according to the preamble of claim 2, in which a switchable diffusing screen is arranged as a means for uniform illumination in the second operating mode between the light guide and the image display device, which is transparent in the first operating mode and transparent in the second Operating mode is at least partially scattered switched, so that the brightness contrast of the light penetrating through the switchable lens in the second mode is reduced. The contrast reduction serves to homogenize the lighting in the second operating mode, i.e. in the operating mode for two-dimensional display.
Auch bei der letztgenannten erfindungsgemäßen Anordnung kann in der zweiten Betriebsart zusätzlich zu der zweiten Beleuchtungsquelle ebenso die erste Beleuchtungsquelle eingeschaltet sein. Im Unterschied zur ersten, vorn beschriebenen Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch die Helligkeit der ersten Beleuchtungsquelle (welche Licht durch die lichtdurchlässigen Filterelemente und weitere Anordnungskomponenten zum Betrachter hin abgestrahlt) sehr viel größer sein, als die Helligkeit der zweiten Beleuchtungsquelle (deren Licht insbesondere auf den lichtundurchlässigen Filterelementen zum Betrachter hin abgestrahlt wird). Dadurch wird eine noch größere Helligkeit in der zweiten Betriebsart erzielt.In the latter arrangement according to the invention, in addition to the second lighting source, the first lighting source can also be switched on in the second operating mode. In contrast to the first embodiment of the invention described above, however, the brightness of the first illumination source (which emits light through the translucent filter elements and further arrangement components towards the viewer) can be much greater than the brightness of the second illumination source (whose light in particular on the opaque one Filter elements is emitted towards the viewer). This results in an even greater brightness in the second operating mode.
Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Erfindung bietet den weiteren Vorteil einer besonders hohen Bildhelligkeit in der zweiten Betriebsart, da eine Rückkopplung von Licht in den Lichtleiter erzielt wird. Beim Einschalten der zweiten und der ersten Be- leuchtungsquelle in der zweiten Betriebsart werden auftretende Helligkeitskontraste durch die Verwendung der streuend geschalteten Streuscheibe ausgeglichen. Besonders in dieser Ausgestaltung muß der Lichtleiter vorteilhaft nicht unbedingt mikroskopisch strukturiert sein, da seine Strukturierung in der zweiten Betriebsart durch die Streuschei- be visuell unsichtbar gemacht wird. Insgesamt wird eine sehr gute Homogenisierung und Helligkeit des Beleuchtungslichtes für die zweite Betriebsart erzielt.The embodiment of the invention described above offers the further advantage of a particularly high image brightness in the second operating mode, since a feedback of light into the light guide is achieved. When the second and the first illumination source are switched on in the second operating mode, brightness contrasts that occur are compensated for by the use of the scattering lens. In this embodiment in particular, the light guide does not necessarily have to be microscopically structured, since its structuring in the second operating mode by the diffusion be made visually invisible. Overall, a very good homogenization and brightness of the illuminating light is achieved for the second operating mode.
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung auch gelöst von einer Anordnung gemäß An- spruch 38.Furthermore, the object of the invention is also achieved by an arrangement according to claim 38.
Da zwei relativ zueinander verschiebbare Wellenlängenfilterarrays verwendet werden, erlaubt diese Ausgestaltung auch die Variation der Bildhelligkeit in der ersten und/oder zweiten Betriebsart, etwa wenn verschiedene Relativstellungen der Filterarrays zueinander eingenommen werden. Bei der Variation in der ersten Betriebsart wird es überdies ermöglicht, das jeweils resultierende „summarische" Filterarray für verschiedene Anzahlen von darzustellenden Ansichten anzupassen.Since two wavelength filter arrays which can be displaced relative to one another are used, this embodiment also allows the image brightness to be varied in the first and / or second operating mode, for example if different relative positions of the filter arrays are assumed with respect to one another. In the variation in the first operating mode, it is also possible to adapt the resulting “summary” filter array for different numbers of views to be displayed.
Bevorzugt werden zwei gleichartige Filterarrays verwendet, die zur Vermeidung von Moi- re-Effekten ohne optischen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Filterarrays können im übrigen auch gänzlich ohne lichtundurchlässige Filterelemente ausgebildet werden.Two filter arrays of the same type are preferably used, which are arranged without optical distance from one another in order to avoid moor effects. The filter arrays can also be designed entirely without opaque filter elements.
Es können aber auch mehr als zwei Wellenlängenfilterarrays mit einer (gesamten) Anzahl W vorgesehen sein, von denen jeweils mindestens W-l Wellenlängenfilterarrays verschieb- bar sind.However, more than two wavelength filter arrays with a (total) number W can also be provided, of which at least W-1 wavelength filter arrays are displaceable.
Vorzugsweise ist die Verschiebung jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays in Zeilenrichtung des Rasters aus Bildelementen der Bildwiedergabeeinrichtung vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der vorgesehene Verschiebeweg jedes verschiebbaren Wellenlän- genfilterarrays kleiner als die horizontale Periode der auf dem jeweiligen Wellenlangenfilterarray befindlichen lichtdurchlässigen Filterelemente, falls eine solche Periode vorhanden ist.The displacement of each displaceable wavelength filter array in the line direction of the raster from image elements of the image reproduction device is preferably provided. The provided displacement path of each displaceable wavelength filter array is particularly preferably smaller than the horizontal period of the transparent filter elements located on the respective wavelength filter array, if such a period is present.
Die Verschiebung jedes, verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays wird in der Regel durch ein elektromechanisches Stellglied, beispielsweise eine Piezostelleinrichtung, gewährleistet.The displacement of each displaceable wavelength filter array is generally ensured by an electromechanical actuator, for example a piezo setting device.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Anordnung gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 2 gelöst, bei der als Mittel zur gleichmäßigen Beleuchtung in der zweiten Be- triebsart zwischen Wellenlangenfilterarray und Lichtleiter eine optisch streuende Folie vorgesehen ist, die bevorzugt das Licht weiß-diffus reflektierend bzw. remittierend ausgestaltet ist. Eine solche Folie ist in ihrer einfachsten Form strukturlos und besitzt homogene optische Eigenschaften derart, daß sie einfallendes Licht diffus streut. Sie kann daher nicht nur dünn, sondern mechanisch auch sehr flexibel ausgeführt sein und ist zudem preiswert herzustellen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist daher vorgesehen, die Folie zum Umschalten in die erste Betriebsart zwischen Wellenlängenfilter und Lichtleiter zu entfernen. Dies kann per Hand, bevorzugt aber mittels eines Auf- und Abrollmechanismus geschehen.The object of the invention is further achieved by an arrangement according to the preamble of claim 2, in which an optically scattering film is provided as a means for uniform illumination in the second operating mode between the wavelength filter array and the light guide, which preferably reflects the light in white diffusely or is designed to be remitting. In its simplest form, such a film is structureless and has homogeneous optical properties such that it diffusely scatters incident light. It can therefore not only be thin, but also mechanically very flexible and is also inexpensive to manufacture. In a preferred embodiment of the invention it is therefore provided to remove the film between the wavelength filter and the light guide in order to switch to the first operating mode. This can be done by hand, but preferably by means of a roll-up and roll-off mechanism.
Die erzielbare Helligkeit in der zweiten Betriebsart ist daher genauso groß wie die Hellig- keit konventioneller 2D-Bildschirme, auf die zusätzliche Beleuchtung durch die erste Beleuchtungsquelle kann energiesparend verzichtet werden. Die Beleuchtung in der zweiten Betriebsart ist homogen, es treten keine Moire-Streifen auf.The brightness that can be achieved in the second operating mode is therefore just as great as the brightness of conventional 2D screens, and additional lighting from the first lighting source can be dispensed with in an energy-saving manner. The lighting in the second operating mode is homogeneous, there are no moire streaks.
Allerdings ist es auch möglich, die erste Beleuchtungsquelle zusätzlich einzuschalten, wenn die Folie beispielsweise einen von Null verschiedenen Transmissionsgrad hat, wodurch die Bildhelligkeit erhöht werden kann.However, it is also possible to additionally switch on the first illumination source if, for example, the film has a transmittance that is different from zero, as a result of which the image brightness can be increased.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Folie als elektrophoretisches Bauteil ausgestaltet. Sie ist in der ersten Betriebsart lichtdurchlässig, und in der zweiten Betriebs- art optisch diffus streuend. Die Umschaltung zwischen zweiter und erster Betriebsart erfolgt durch Beeinflussung der elektrophoretischen Eigenschaften. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführung liegt darin, daß auf das mechanische Entfernen bzw. Einbringen der Folie verzichtet werden kann.In a further embodiment of the invention, the film is designed as an electrophoretic component. It is translucent in the first mode and optically diffuse in the second mode. Switching between the second and the first operating mode takes place by influencing the electrophoretic properties. The main advantage of this design is that there is no need to mechanically remove or insert the film.
Auch das Wellenlangenfilterarray kann als elektrophoretisches Bauteil ausgestaltet sein. Es ist in diesem Fall mit einer Ansteuerung zur Ansteuerung der lichtundurchlässigen Filterelemente versehen. Diese sind in der ersten Betriebsart lichtabsorbierend und in der zweiten Betriebsart lichtreflektierend, d.h. das Licht diffus streuend bzw. remittierend geschaltet.The wavelength filter array can also be designed as an electrophoretic component. In this case, it is provided with a control for controlling the opaque filter elements. These are light-absorbing in the first operating mode and light-reflecting in the second operating mode, i.e. the light is diffusely scattered or remitting switched.
Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst durch eine Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung aus einer Vielzahl von lichtdurchlässigen, in einem Raster aus Zeilen und/oder Spalten angeordneten Bildelementen, auf denen Bildinformationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes darstellbar sind, mit einem in Blickrichtung eines Betrachters der Bildwiedergabeeinrichtung nachgeordneten, ebenen, ansteuerbaren Wellenlangenfilterarray, das aus einer Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Filterelementen bestehen, von denen ein Teil in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig ist, mit einer in Blickrichtung hinter dem Wellenlangenfilterarray angeordne- ten Beleuchtungsquelle, die vorzugsweise eine Planbeleuchtungsquelle ist, wobei in einer ersten Betriebsart der übrige Teil der Filterelemente lichtundurchlässig angesteuert ist und von der Beleuchtungsquelle Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente und nachfolgend durch einen zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung hindurch zum Betrachter gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter dreidimensional wahrnehmbar ist, wobei das Wellenlangenfilterarray als elektrophoretisches Bauteil ausgestaltet ist und in einer zweiten Betriebsart der übrige Teil der Filterelemente lichtdurchlässig angesteuert ist, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter zweidimensional wahrnehmbar ist.Finally, the object is also achieved by an arrangement for displaying images of a scene or an object, with an image display device comprising a multiplicity of translucent image elements arranged in a grid of rows and / or columns, on which image information from several perspective views of the scene or the Subject can be represented, with a planar, controllable wavelength filter array arranged downstream in the viewing direction of a viewer of the image display device, which consists of a plurality of filter elements arranged in rows and / or columns, some of which are translucent in predetermined wavelength ranges, with one behind the Wavelength filter array arranged th illumination source, which is preferably a plan illumination source, the remaining part of the filter elements being controlled opaque in a first operating mode and light coming from the illumination source through at least a part of the translucent filter elements and subsequently through an assigned part of the picture elements of the image display device to the viewer that the scene or the object can be perceived three-dimensionally by the viewer, the wavelength filter array being designed as an electrophoretic component and the remaining part of the filter elements being controlled translucently in a second operating mode, so that the scene or the object can be perceived two-dimensionally by the viewer.
Bei dieser Anordnung kann auf die zusätzliche zweite Beleuchtungsquelle in der zweiten Betriebsart ganz verzichtet werden, es entfallen somit Bauteile wie der Lichtleiter und die Beleuchtung desselben. Dadurch wird auch die Qualität der Darstellung in der ersten Betriebsart verbessert.With this arrangement, there is no need for the additional second lighting source in the second operating mode, so components such as the light guide and the lighting thereof are not required. This also improves the quality of the display in the first operating mode.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei jeder der bislang beschriebenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnungen in der jeweils ersten Betriebsart zur mindestens teilweisen dreidimensionalen Darstellung jedes Betrachterauge überwiegend, aber nicht ausschließlich eine bestimmte Auswahl aus den dargestellten Bildinformationen aus meh- reren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes sieht, wodurch beim Betrachter ein räumlicher Eindruck erzeugt wird. Beispiele zur Erzeugung eines räumlichen Eindruckes unter dieser Prämisse sind z.B. beschrieben in der DE 201 21 318 U und in der WO 01 /56265 der Anmelderin.Furthermore, it can be advantageous if, in each of the previously described embodiments of the arrangements according to the invention in the first operating mode in each case for the at least partial three-dimensional representation of each viewer's eye, predominantly, but not exclusively, a specific selection from the image information shown from several perspective views of the scene or the Object, which creates a spatial impression on the viewer. Examples of creating a spatial impression under this premise are e.g. described in DE 201 21 318 U and in WO 01/56265 by the applicant.
Die beschriebenen Ausführungen können dabei sämtlich so ausgestaltet sein, daß bei der Bildwiedergabeeinrichtung nur auf einem Teil ein Bild dreidimensional dargestellt wird, während im übrigen Teil ein anderes Bild zweidimensional dargestellt wird, und umgekehrt, d.h. jeweils verschiedene Teilflächen in verschiedenen Betriebsarten angesteuert werden.The described embodiments can all be designed such that in the image display device only one part of an image is displayed three-dimensionally, while in the remaining part another image is shown two-dimensionally, and vice versa, i.e. different sub-areas can be controlled in different operating modes.
Selbstredend sollte in der jeweils zweiten Betriebsart lediglich ein zweidimensionales Bild - und nicht etwa ein aus mehreren Ansichten zusammengesetztes Bild - dargestellt werden, was über eine geeignete Ansteuerung der Bildwiedergabeeinrichtung leicht ermöglicht wird.Of course, in the second mode of operation in each case, only a two-dimensional image - and not, for example, an image composed of several views - should be displayed, which is easily made possible by suitable control of the image display device.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt - in der Regel nicht maßstäblich -The invention is explained in more detail below with reference to drawings. It shows - usually not to scale -
Fig.l eine generelle Prinzipskizze zu einer ersten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen,1 shows a general schematic diagram for a first embodiment of arrangements according to the invention,
Fig.2 ein beispielhaftes Wellenlangenfilterarray zur Verwendung in der ersten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen (Ausschnittdarstellung),2 shows an exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of arrangements according to the invention (detail view),
Fig.3 eine Bildkombinationsvorschrift zur Darstellung von Bildinformation verschiedener (hier 9) Ansichten auf der Bildwiedergabeeinrichtung (Ausschnittdarstellung),3 shows an image combination rule for displaying image information of different (here 9) views on the image display device (detail representation),
Fig.4 ein monokulares Sichtbeispiel bei Zugrundelegung der Verhältnisse nach Fig.2 und Fig.3, Fig.5 ein weiteres beispielhaftes Wellenlangenfilterarray zur Verwendung in der ersten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen (Ausschnittdarstellung),4 shows a monocular visual example based on the relationships according to FIGS. 2 and 3, FIG. 5 shows another exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of arrangements according to the invention (detail representation),
Fig.6 eine weitere Bildkombinationsvorschrift zur Darstellung von Bildinformation verschiedener (hier 8) Ansichten auf der Bildwiedergabeeinrichtung (Ausschnittdarstellung), Fig.7 ein monokulares Sichtbeispiel bei Zugrundelegung der Verhältnisse nach Fig.5 und Fig.6,6 shows a further image combination rule for displaying image information of different (here 8) views on the image display device (detail view), FIG. 7 shows a monocular view example based on the relationships according to FIGS. 5 and 6,
Fig.8 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens der ersten und der zweiten Beleuchtungsquelle zum Zwecke der homogenen Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung, Fig.9 ein weiteres beispielhaftes Wellenlangenfilterarray zur Verwendung in der ersten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen (Ausschnittdarstellung),8 shows a schematic illustration of the interaction of the first and the second illumination source for the purpose of homogeneous illumination of the image display device, FIG. 9 shows another exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of arrangements according to the invention (detail illustration),
Fig.l 0 eine weitere Bildkombinationsvorschrift zur Darstellung von Bildinformation verschiedener (hier 1 1 ) Ansichten auf der Bildwiedergabeeinrichtung (Ausschnittdarstellung), Fig.l 1 ein monokulares Sichtbeispiel bei Zugrundelegung der Verhältnisse nach Fig.9 und Fig.l 0,Fig. 10 another image combination rule for displaying image information of different (here 1 1) views on the image display device (detail view), Fig. 1 a monocular view example based on the relationships according to Fig. 9 and Fig. 10,
Fig.l 2 ein weiteres beispielhaftes Wellenlangenfilterarray zur Verwendung in der ersten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen (Ausschnittdarstellung),2 shows another exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of arrangements according to the invention (detail view),
Fig.l 3 eine weitere Bildkombinationsvorschrift zur Darstellung von Bildinformation ver- schiedener (hier 9) Ansichten auf der Bildwiedergabeeinrichtung (Ausschnittdarstellung),3 shows another image combination specification for displaying image information of different (here 9) views on the image display device (detail representation),
Fig.l 4 ein monokulares Sichtbeispiel bei Zugrundelegung der Verhältnisse nach Fig.l 2 und Fig.l 3,4 shows a monocular visual example based on the relationships according to FIGS. 2 and 3,
Fig.l 5 eine spezielle Form der ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anord- nung, bei der Licht der ersten Beleuchtungsquelle mit Einfallswinkeln größer als der Winkel der Totalreflexion der zweiten Beleuchtungsquelle im wesentlichen nicht in die zweite Beleuchtungsquelle gelangt,5 shows a special form of the first embodiment of the arrangement according to the invention, in which light from the first illumination source with angles of incidence greater than the angle of total reflection of the second illumination source essentially does not reach the second illumination source,
Fig.l 6 ein weiteres beispielhaftes Wellenlangenfilterarray zur Verwendung in der ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnungen (Ausschnittdarstellung), Fig. 1 7 ein weiteres beispielhaftes Wellenlangenfilterarray zur Verwendung in der ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnungen (Ausschnittdarstellung),6 shows another exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of the arrangements according to the invention (detail view), 1 7 shows another exemplary wavelength filter array for use in the first embodiment of the arrangements according to the invention (detail view),
Fig.l 8a eine Prinzipskizze zu einer zweiten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen, Fig.l 8b eine Prinzipskizze zum möglichen Aufbau einer zu- und abschaltbaren Lichtauskoppelstruktur,Fig. L 8a is a schematic diagram of a second embodiment of arrangements according to the invention, Fig. L 8b is a schematic diagram of the possible construction of a light coupling structure that can be switched on and off,
Fig.l 8c eine Prinzipskizze zu einem anderen möglichen Aufbau einer zu- und abschaltbaren Lichtauskoppelstruktur,Fig. 8c is a schematic diagram of another possible structure of a light coupling structure that can be switched on and off,
Fig.l 9 eine Prinzipskizze für die erste Betriebsart der zweiten Ausgestaltung erfin- dungsgemäßer Anordnungen,9 shows a schematic diagram for the first operating mode of the second embodiment of arrangements according to the invention,
Fig.20 eine Prinzipskizze für die zweite Betriebsart der zweiten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen,20 shows a schematic diagram for the second operating mode of the second embodiment of arrangements according to the invention,
Fig.20a eine weitere Prinzipskizze für die zweite Betriebsart der zweiten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen, Fig. 1 eine Prinzipskizze für eine besondere Ausgestaltung der zu- und abschaltbaren Lichtauskoppelstruktur, welche dafür Sorge trägt, daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter pro Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters unterschiedlich groß ist,20a shows another schematic diagram for the second operating mode of the second embodiment of arrangements according to the invention, FIG. 1 shows a schematic diagram for a special embodiment of the light coupling structure that can be switched on and off, which ensures that the degree of light decoupling from the light guide per unit area at different locations on the light guide is different in size,
Fig.22 eine Prinzipskizze für eine weitere besondere Ausgestaltung der zu- und ab- schaltbaren Lichtauskoppelstruktur, welche dafür Sorge trägt, daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter pro Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters unterschiedlich groß ist,22 shows a schematic diagram for a further particular embodiment of the light coupling structure which can be switched on and off and which ensures that the degree of light coupling out of the light guide per unit area is different at different locations on the light guide,
Fig.23 eine Prinzipskizze zu einer dritten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen, Fig.24 eine Prinzipskizze zu einer vierten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen, hier dargestellt in der ersten Betriebsart,23 shows a schematic diagram of a third embodiment of arrangements according to the invention, FIG. 24 shows a schematic diagram of a fourth embodiment of arrangements according to the invention, shown here in the first operating mode,
Fig.25 eine Prinzipskizze zu einer vierten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen, hier dargestellt in der zweiten Betriebsart,25 shows a schematic diagram of a fourth embodiment of arrangements according to the invention, shown here in the second operating mode,
Fig.26 ein beispielhaftes Filterarray zur Verwendung in der dritten Ausgestaltung erfin- dungsgemäßer Anordnungen,26 shows an exemplary filter array for use in the third embodiment of arrangements according to the invention,
Fig.27 eine Relativstellung zweier Filterarrays zueinander zur Verwendung bei der ersten Betriebsart in dritten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen,27 shows a relative position of two filter arrays to one another for use in the first operating mode in a third embodiment of arrangements according to the invention,
Fig. 28 eine besondere Ausgestaltung eines Wellenlängenfilterarrays,28 shows a special embodiment of a wavelength filter array,
Fig. 29 eine weitere besondere Ausgestaltung eines Wellenlängenfilterarrays, Fig. 30 ein elektrophoretisches Wellenlangenfilterarray,29 shows a further special embodiment of a wavelength filter array, FIG. 30 shows an electrophoretic wavelength filter array,
Fig. 31 ein abschaltbares elektrophoretisches Wellenlangenfilterarray,31 shows a switchable electrophoretic wavelength filter array,
Fig. 32 eine elektrophoretische, optisch streuende Folie, und32 shows an electrophoretic, optically scattering film, and
Fig. 33 eine mechanisch auf- und abrollbare optisch streuende Folie. Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen33 shows an optically scattering film that can be rolled up and unrolled mechanically. Detailed description of the drawings
Fig.l zeigt eine generelle Prinzipskizze zu einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Bildwiedergabeeinrichtung 1 aus einer Vielzahl von Bild- elementen, der in Blickrichtung eines Betrachters 7 ein Wellenlangenfilterarray 3 mit Filterelementen, von denen ein Teil lichtdurchlässig, der übrige Teil lichtundurchlässig ist, nachgeordnet ist. In einer ersten Betriebsart gelangt von einer hinter dem Wellenlangenfilterarray 3 angeordneten ersten Beleuchtungsquelle 2 Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays 3 und nachfolgend durch einen zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung 1 hindurch zum Betrachter 7, so daß die Szene bzw. der Gegenstand für den Betrachter 7 dreidimensional wahrnehmbar ist. In einer zweiten Betriebsart gelangt zusätzlich von einer zweiten Beleuchtungsquelle 4, die eine zwischen Wellenlangenfilterarray 3 und Bildwiedergabeeinrichtung 1 angeordnete, zum Wellenlangenfilterarray 3 im wesentlichen paral- lele Abstrahlebene aufweist, Licht von dieser Abstrahlebene ausgehend durch die Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung 1 , nicht jedoch durch die Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays 3 hindurch zum Betrachter 7, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter 7 mindestens teilweise zweidimensional wahrnehmbar ist. Dabei sind nur solche Bereiche in der Abstrahlebene der zweiten Beleuchtungsquelle 4 zur Lichtabstrah- lung vorgesehen, die bei Projektion entlang der Ebenennormalen auf das Wellenlangenfilterarray 3 im wesentlichen deckungsgleich mit den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen sind.1 shows a general schematic diagram of a first embodiment of an arrangement according to the invention with an image display device 1 comprising a plurality of image elements, which, in the direction of view of a viewer 7, has a wavelength filter array 3 with filter elements, some of which are translucent, the rest of which are opaque, is subordinate. In a first operating mode, light from a first illumination source 2 arranged behind the wavelength filter array 3 passes through at least part of the transparent filter elements of the wavelength filter array 3 and subsequently through an assigned part of the picture elements of the image display device 1 to the viewer 7, so that the scene or the object is perceptible three-dimensionally for the viewer 7. In a second operating mode, a second illumination source 4, which has a radiation plane essentially parallel to the wavelength filter array 3 and arranged between the wavelength filter array 3 and the image display device 1, also emits light from this radiation level through the picture elements of the image display device 1, but not through the filter elements of the wavelength filter array 3 to the viewer 7, so that the scene or the object is at least partially perceptible to the viewer 7 in two dimensions. In this case, only those areas are provided in the radiation plane of the second illumination source 4 for light radiation that are substantially congruent with the areas occupied by opaque filter elements when projected along the plane normal onto the wavelength filter array 3.
Das Wellenlangenfilterarray 3 kann zum Beispiel eine Dicke von einigen l Oμm bis wenigen Millimetern aufweisen; es ist in Fig.l nur der Übersichtlichkeit halber dick dargestellt.The wavelength filter array 3 can for example have a thickness of a few 10 μm to a few millimeters; it is shown in Fig.l only for the sake of clarity.
Zum Zwecke der 2D-Darstellung wird also in der zweiten Betriebsart eine ergänzende Lichtquelle, die zweite Beleuchtungsquelle 4 eingeschaltet, die im wesentlichen an den Stellen Licht abstrahlt, die den mit lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Berei- chen auf dem Wellenlangenfilterarray 3 entsprechen.For the purpose of 2D representation, an additional light source, the second illumination source 4, is therefore switched on in the second mode of operation, which essentially emits light at the points that correspond to the areas on the wavelength filter array 3 occupied by opaque filter elements.
Vorteilhaft ist die Anordnung so ausgebildet, daß als zweite Beleuchtungsquelle 4 eine als plattenförmiger Lichtleiter ausgebildete Planbeleuchtungsquelle vorgesehen ist, wobei der Lichtleiter mit zwei einander gegenüberliegenden Großflächen und umlaufenden Schmal- flächen ausgebildet ist und die der Bildwiedergabeeinrichtung 1 abgewandte Großfläche der Abstrahlebene entspricht, und der Lichtleiter von einer oder mehreren seitlich angeordneten Lichtquellen 5, die mit zusätzlichen Reflektoren 6 ausgestattet sein können gespeist wird. Dabei wird das Licht über eine oder mehrere der Schmalflächen in den Lichtleiter eingekoppelt, dort teilweise durch Totalreflexion an den Großflächen hin- und herre- flektiert wird und teilweise in der der Abstrahlebene entsprechenden Großfläche ausgekoppelt.The arrangement is advantageously designed such that a plan lighting source designed as a plate-shaped light guide is provided as the second lighting source 4, the light guide being designed with two large surfaces lying opposite one another and circumferential narrow surfaces and corresponding to the large surface of the radiation plane facing away from the image display device 1, and the light guide one or more laterally arranged light sources 5, which can be equipped with additional reflectors 6. The light is coupled into the light guide via one or more of the narrow surfaces, where it is partially and totally reflected back and forth on the large surfaces. is inflected and partially decoupled in the large area corresponding to the radiation level.
Das Wellenlangenfilterarray 3 ist hier auf die der Abstrahlebene entsprechenden Großflä- ehe des Lichtleiters aufgebracht.The wavelength filter array 3 is here applied to the large area of the light guide corresponding to the radiation plane.
Ferner ist vorgesehen, daß die der Abstrahlebene entsprechende Großfläche in den zur Abstrahlung vorgesehenen Bereichen mit einer die Totalreflexion störenden Beschichtung aus Partikeln versehen ist. Das Störvermögen der Partikel ist sowohl in jedem der Bereiche als auch über die Ausdehnung der Abstrahlebene hinweg im wesentlichen homogen. Die Partikel sind, wie schon erwähnt, vorzugsweise auf den lichtundurchlässigen Bereichen des Filterarrays und gleichzeitig auch an der besagten Großfläche vorgesehen.It is further provided that the large area corresponding to the radiation level is provided in the areas provided for radiation with a coating of particles that disturbs the total reflection. The interference of the particles is essentially homogeneous both in each of the areas and across the extent of the radiation plane. As already mentioned, the particles are preferably provided on the opaque areas of the filter array and at the same time also on the said large area.
Als Abstrahlebene wird die Großfläche des Lichtleiters angesehen, die unmittelbar Kontakt mit den Störpartikeln hat, da hier die entsprechende Störung der Lichtausbreitungsrichtungen im Lichtleiter zum Zwecke der endgültigen Lichtauskopplung (auf der anderen Großfläche des Lichtleiters) stattfindet.The radiation surface is considered to be the large surface of the light guide that has direct contact with the interfering particles, since here the corresponding disturbance of the directions of light propagation in the light guide takes place for the purpose of final light decoupling (on the other large surface of the light guide).
Weiterhin sind zwei sich parallel gegenüberliegende Schmalflächen des Lichtleiters zur Lichteinkopplung vorgesehen, so wie es in Fig.l durch die zwei Lichtquellen 5 angedeutet ist.Furthermore, two narrow surfaces of the light guide lying opposite one another in parallel are provided for coupling in the light, as is indicated in FIG. 1 by the two light sources 5.
Das Wellenlangenfilterarray 3 kann beispielsweise eine der Strukturen aufweisen, wie sie in der DE 201 21 318.4 U beschrieben sind. Ferner kommen vorzugsweise die in besagter Schrift jeweils vorgestellten Bildkombinationen zu den jeweiligen Filterarrays zum Einsatz.The wavelength filter array 3 can, for example, have one of the structures as described in DE 201 21 318.4 U. Furthermore, the image combinations for the respective filter arrays, each of which is presented in said font, are preferably used.
Mit Bezug auf die Fig.2 bis Fig.4 wird nachfolgend eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung näher erläutert. Bei diesem Beispiel wird in ausgewählten Bereichen des Wellenlängenfilterarrays 3, die jeweils eine oder mehrere Zeilen umfassen, einander nicht überlappen und in ihrer Gesamtheit das Wellenlangenfilterarray 3 vollständig bedek- ken, das Verhältnis der Flächeninhalte der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen jeweils in Abhängigkeit von der maximal erzielbaren Leuchtdichte in denjenigen Flächenabschnitten in der Abstrahlebene der Plan- beleuchtungsquelle vorgegeben, die bei Projektion entlang der Flächennormalen jeweils einem so ausgewählten Bereich des Wellenlängenfilterarrays entsprechen. Zum besseren Verständnis ist hierbei anzumerken, daß auf den lichtundurchlässigen Filterelementen - wie weiter oben angedeutet - unmittelbar die für die Lichtauskopplung mitverantwortlichen Störpartikel vorgesehen sind. Die in Fig.2 schwarz gezeigten Flächenbereiche er- scheinen daher bei Beleuchtung für das bloße Auge nicht unbedingt tatsächlich schwarz, sondern in der Farbe der Störpartikel - das ist vorzugsweise weiß.A particularly advantageous embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 4. In this example, in selected areas of the wavelength filter array 3, which each comprise one or more lines, do not overlap one another and, in their entirety, completely cover the wavelength filter array 3, the ratio of the area contents of the area areas occupied by filter elements which are transparent in predetermined wavelength areas to those of opaque filter elements occupy surface areas depending on the maximum achievable luminance in those surface sections in the radiation plane of the plan illumination source that each correspond to a selected area of the wavelength filter array when projected along the surface normal. For better understanding, it should be noted here that the interference particles which are jointly responsible for the light decoupling are provided directly on the opaque filter elements, as indicated above. The surface areas shown in black in Fig. 2 Therefore, when illuminated, they do not necessarily appear black to the naked eye, but in the color of the interfering particles - this is preferably white.
Mit Bezug auf Fig.2 wird beispielsweise in den ersten fünf Zeilen des Filterarrays 3, wel- ches hier nicht maßstäblich und stark vergrößert dargestellt ist, ein Verhältnis von 7 lichtundurchlässigen Filterelementen zu 1 einem transparenten, d.h. in einem bestimmten Wellenlängenbereich (hier: ViS-Bereich) lichtdurchlässigen Filterelement implementiert. Angenommen, die Schmalseiten des Lichtleiters für die Lichteinkopplung seien horizontal orientiert und befänden sich - in der Zeichenebene - oberhalb und unterhalb der Filter- fläche, so wird an der oberen und unteren Kante des Lichtleiters aus selbigem zunächst das meiste Licht ausgekoppelt und es ist dort -verglichen etwa mit der Mitte der Filterfläche und damit auch des Lichtleiters - eine relativ hohe Leuchtdichte des aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Lichtes erzielbar.With reference to FIG. 2, for example, in the first five lines of the filter array 3, which is not shown to scale and greatly enlarged, a ratio of 7 opaque filter elements to 1 is a transparent, i.e. translucent filter element implemented in a specific wavelength range (here: ViS range). Assuming that the narrow sides of the light guide for the light coupling are oriented horizontally and are - in the plane of the drawing - above and below the filter surface, most of the light is first coupled out of the same at the upper and lower edge of the light guide and it is there - compared with the middle of the filter surface and thus also the light guide - a relatively high luminance of the light coupled out of the light guide can be achieved.
Um diesen Leuchtdichteabfall vom Rand zur Mitte hin auszugleichen wird nun das Verhältnis der Flächeninhalte der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen mit Bezug auf die mit lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche am Rande zu den Einkoppelschmalflächen hin klei- ner gewählt als etwa in der Mitte der zweiten Beleuchtungsquelle 4, wie dies auch in Fig.2 ersichtlich ist. Funktionswesentlich wird dadurch in der Mitte auf Grund der größeren Störpartikelbereiche verstärkt Licht aus dem Lichtleiter ausgekoppelt als am Rande. Insgesamt kompensiert gerade dieser Sachverhalt die Eigenschaft des Lichtleiters, nahe der Einkoppelflächen besonders viel Licht abzustrahlen. Dadurch wirkt die zweite Beleuch- tungsquelle als homogene Lichtquelle.In order to compensate for this drop in luminance from the edge to the center, the ratio of the surface areas of the surface areas occupied by filter elements that are translucent in predetermined wavelength ranges to the surface areas occupied by opaque filter elements with respect to the surface areas occupied by opaque filter elements on the edge to the coupling-in narrow surfaces is chosen to be smaller than approximately in the middle of the second illumination source 4, as can also be seen in FIG. Essential in terms of function, this means that more light is coupled out of the light guide in the middle than at the edge due to the larger interference particle areas. Overall, this fact compensates for the property of the light guide to emit a particularly large amount of light near the coupling surfaces. As a result, the second lighting source acts as a homogeneous light source.
Im Beispiel nach Fig.2 beträgt in der Mitte des Lichtleiters und damit des Filterarrays 3 das besagte Verhältnis von lichtundurchlässigen zu in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen 10 zu 1 , so daß dort auf Grund der größeren Par- tikelflächen bzw. der größeren Anzahl der Partikel - die ja auf den mit lichtundurchlässigen Filterelementen versehenen Flächenabschnitten angeordnet sind - mehr Licht ausgekoppelt wird, so daß insgesamt eine etwa homogene Leuchtdichteverteilung vermöge der zweiten Beleuchtungsquelle erzielt wird. Selbstredend sind zwischen den Flächenabschnitten mit den oben näher bezeichneten Verhältnissen von 7 zu bzw. von 1 0 zu 1 auch noch andere Verhältnisse von 8 zu 1 und 9 zu 1 vorgesehen.In the example according to FIG. 2, in the center of the light guide and thus of the filter array 3, the ratio of opaque to transparent elements in predetermined wavelength ranges is 10 to 1, so that due to the larger particle areas or the larger number of particles - which are arranged on the surface sections provided with opaque filter elements - more light is coupled out, so that overall an approximately homogeneous luminance distribution is achieved by means of the second illumination source. Of course, other ratios of 8 to 1 and 9 to 1 are also provided between the surface sections with the ratios of 7 to or 1 0 to 1 described above.
Die Fig.3 zeigt eine beispielhafte Bildkombination für Bildinformation aus mehreren Ansichten. Diese berücksichtigt, daß auf Grund der Struktur des Wellenlängenfilterarrays die Anordnung der Bildinformationen verändert werden muß. Jedes Kästchen entspricht ei- nem Bildpunkt der Bildwiedergabeeinrichtung 1 ; die Spalten R, G, B stehen beispielhaft für die roten, grünen und blauen Subpixel einer als LCD ausgestalteten Bildwiedergabeeinrichtung 1. Die Zahlen in den Kästchen stehen für die Ansicht, aus der die Bildinformation an der jeweiligen Position herrührt. Die Zeichnung ist nicht maßstäblich und stark vergrö- ßert.3 shows an example image combination for image information from several views. This takes into account the fact that the arrangement of the image information must be changed due to the structure of the wavelength filter array. Each box corresponds to nem pixel of the image display device 1; the columns R, G, B are examples of the red, green and blue subpixels of an image display device 1 designed as an LCD. The numbers in the boxes represent the view from which the image information at the respective position originates. The drawing is not to scale and is greatly enlarged.
Während in Fig.3 in den oberen Zeilen 8 Ansichten verwendet werden, sind es weiter unten 9 Ansichten. Die fett gedruckten zwei Zeilen entsprechen Übergangszeilen, die gewissermaßen den Übergang von 8 auf 9 Ansichten gewährleisten.While 8 views are used in the upper lines in FIG. 3, there are 9 views below. The bold two lines correspond to transition lines, which guarantee the transition from 8 to 9 views.
Fig.4 zeigt ein monokulares Sichtbeispiel aus einer Betrachtungsposition bei Berücksichtigung der bei der Beschreibung von Fig.2 und Fig.3 geschilderten Gegebenheiten. Selbstverständlich zeigt dieses Sichtbeispiel nur einen Ausschnitt, genauer gesagt die in Fig.2 mit 8 gekennzeichneten Zeilen des Wellenlängenfilterarrays 3.4 shows a monocular view example from a viewing position, taking into account the circumstances described in the description of FIGS. 2 and 3. Of course, this visual example shows only a section, more precisely the lines of the wavelength filter array 3 identified by 8 in FIG.
Damit ist es leicht nachzuvollziehen, daß wegen des wie vorstehend ausgebildeten Wellenlängenfilterarrays 3 auch der wahrgenommene 3D-Eindruck beeinflußt wird; dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, daß die monokular jeweils sichtbare Auswahl von Ansichten und im speziellen der Relativanteil der Bildinformationen aus verschiedenen Ansichten durch besagtes vorstehend beschriebene Verhältnis der Bereiche auf dem Wellenlangenfilterarray 3 unmittelbar beeinflußt wird.It is therefore easy to understand that the perceived 3D impression is also influenced because of the wavelength filter array 3 configured as above; This is due in particular to the fact that the monocularly visible selection of views and in particular the relative proportion of the image information from different views is directly influenced by the above-described ratio of the areas on the wavelength filter array 3.
Ferner ist - zur ausgezeichneten Opazität der lichtundurchlässigen Filterelemente - auf der die Totalreflexion störenden Beschichtung eine weitere, das Licht im wesentlichen absorbierende Deckschicht aufgebracht.Furthermore, for the excellent opacity of the opaque filter elements, a further cover layer, which essentially absorbs the light, is applied to the coating which disturbs the total reflection.
Zur Illustration eines weiteren Beispiels der Ausgestaltung vermöge der Variation des Verhältnisses von Bereichen mit lichtundurchlässigen Filterelementen zu den Bereichen mit in bestimmten Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen wird im folgenden auf die Fig.5 bis Fig.8 Bezug genommen.To illustrate a further example of the configuration due to the variation of the ratio of regions with opaque filter elements to the regions with filter elements transparent in certain wavelength ranges, reference is made below to FIGS. 5 to 8.
Fig.5 zeigt - wiederum nicht maßstäblich und stark vergrößert - eine weitere Wellenlän- genfilterarraystruktur, für die das Verhältnis von lichtundurchlässigen zu lichtdurchlässigen Filterelementen - und damit auch der Anteil von Störpartikeln zur Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter - vom oberen und unteren Rand hin zur gemeinsamen Mitte zunimmt. Damit wird auch die weiter oben beschriebene vorteilhafte Wirkung erzielt, daß auf Grund der erhöhten Auskopplungsrate in der Mitte des Lichtleiters im wesentlichen eine homogene Lichtabstrahlung aus diesem erreicht wird. Wie schon für Fig.2 gilt auch hier das Argument, daß die schwarz dargestellten Filterelemente im Prinzip die Farbe der Störpar- tikel von der dem Lichtleiter zugewandten Seite haben, vorzugsweise weiß. Werden sie jedoch nicht von der zweiten Beleuchtungsquelle - hier dem Lichtleiter - mit Licht beaufschlagt, erscheinen sie tatsächlich schwarz bzw. im wesentlichen kein Licht abstrahlend, so wie in Fig.5 dargestellt. Dies ist für die erste Betriebsart, den 3D-Modus, bedeutsam.Fig. 5 shows - again not to scale and greatly enlarged - a further wavelength filter array structure for which the ratio of opaque to translucent filter elements - and thus also the proportion of interfering particles for coupling out light from the light guide - from the upper and lower edge to the common center increases. This also achieves the advantageous effect described above that, due to the increased coupling rate in the center of the light guide, essentially homogeneous light radiation is achieved from the latter. As for Fig. 2, the argument that the filter elements shown in black are in principle the color of the interference have particles from the side facing the light guide, preferably white. However, if they are not exposed to light from the second illumination source - here the light guide - they actually appear black or essentially do not emit any light, as shown in FIG. 5. This is important for the first operating mode, the 3D mode.
In Fig.6 ist eine beispielhafte für das Filterarray nach Fig.5 geeignete Bildkombination zu sehen, welche im 3D-Modus (erste Betriebsart) zu einem räumlichen Eindruck führt. Auch hier stehen die Spalten R, G, B für die Farbsubpixelspalten der Farben Rot, Grün und Blau. Somit ist die in Fig.7 gezeigte beispielhafte monokulare Sicht möglich. Das Betrachterau- ge an der entsprechenden Position sieht also hauptsächlich die Ansicht 2, aber auch zu geringeren Anteilen die Ansichten 1 und 3. Würde das korrespondierende Betrachterauge beispielsweise eine - zeichnerisch nicht mit dargestellte - Mischung aus beispielsweise den Ansichten 5 sowie geringfügig 4 und 6 sehen, so nimmt dieser Betrachter ein räumliches Bild wahr. Auch hieraus ist wiederum ersichtlich, daß das die Struktur des Filterar- rays 3 beeinflussende Verhältnis von lichtundurchlässigen zu lichtdurchlässigen Filterelementen (und damit das Flächenverhältnis der Störpartikel aufweisenden zu denen sie nicht aufweisenden Bereiche) unmittelbaren und untrennbaren Einfluß auf das wahrgenommene 3D-Bild hat.6 shows an exemplary image combination suitable for the filter array according to FIG. 5, which leads to a spatial impression in 3D mode (first operating mode). Here, too, the columns R, G, B stand for the color sub-pixel columns of the colors red, green and blue. The exemplary monocular view shown in FIG. 7 is thus possible. The observer eye at the corresponding position therefore mainly sees the view 2, but also to a lesser extent the views 1 and 3. Would the corresponding observer eye see, for example, a mixture of, for example, the views 5 and slightly 4 and 6, not shown in the drawing , this viewer perceives a spatial picture. From this, too, it can again be seen that the ratio of opaque to translucent filter elements influencing the structure of the filter array 3 (and thus the area ratio of the interfering particles to the areas which do not have them) has a direct and inseparable influence on the perceived 3D image.
Um nun beispielsweise in die zweite Betriebsart, den 2D-Modus, zu wechseln, wird die zweite Beleuchtungsquelle 4 zusätzlich zur ersten Beleuchtungsquelle 2 eingeschaltet. In dem hier gewählten Beispiel werden daher die Lampen 5 eingeschaltet, deren Licht in den Lichtleiter eingekoppelt wird. Auf Grund der wie vorstehend beschrieben beeinflußten Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter wird nun im wesentlichen homogen Licht von dem Lichtleiter abgestrahlt. Die nicht mit Störpartikeln versehenen Flächen auf der entsprechenden Großfläche der zweiten Planbeleuchtungsquelle 4, d.h. des Lichtleiters, entsprechen den Flächen, auf weichen sich in bestimmten Wellenlängenbereichen lichtdurchlässige Filterelemente befinden. Beispielsweise sind das hier für das komplette sichtbare Spektrum im wesentlichen lichtdurchlässige, d.h. transparente Filterelemente, die in Fig.5 weiß eingezeichnet sind. Durch diese gelangt in der zweiten Betriebsart nach wie vor Licht der ersten Beleuchtungsquelle 2 hindurch, so daß sich das Licht der ersten Beleuchtungsquelle 2 und das Licht der zweiten Beleuchtungsquelle 4 in dieser zweiten Betriebsart im wesentlichen homogen ergänzt. Es wird hier praktisch ein sehr geringer Kontrast in der für die Bildwiedergabeeinrichtung 1 summarischen Beleuchtung aus erster und zweiter Be- leuchtungsquelle 2, 4 erzielt. Besagter Kontrast geht nahe gegen 0. Dies ist in Fig.8 damit angedeutet, daß auf der betrachteten Fläche jeweils die Grenzen des von den beiden Beleuchtungsquellen 2, 4 herrührenden Lichtes eingezeichnet sind. Die weiße Darstellung der Flächen soll die Lichtabstrahlung symbolisieren. Fig.8 zeigt demnach eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens der ersten und der zweiten Beleuchtungsquelle 2, 4 zum Zwecke der homogenen Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung 1 . Mit anderen Worten: Die erste Beleuchtungsquelle 2 entspricht im Zusammenspiel mit dem Wellenlangenfilterarray 3 der 3D-Beleuchtung der Bildwieder- gabeeinrichtung 1 , während die zweite Beleuchtungsquelle 4 quasi die Funktion einer 2D- Zusatzbeleuchtung hat, da sie für den 2D-Modus zusätzlich zur 3D-Beleuchtung, d.h. der ersten Beleuchtungsquelle 2, eingeschaltet wird.In order to switch to the second operating mode, the 2D mode, for example, the second lighting source 4 is switched on in addition to the first lighting source 2. In the example chosen here, the lamps 5 are therefore switched on, the light of which is coupled into the light guide. Due to the light coupling out from the light guide, which is influenced as described above, light is now emitted essentially homogeneously from the light guide. The areas not provided with interfering particles on the corresponding large area of the second plan lighting source 4, ie the light guide, correspond to the areas on which there are translucent filter elements in certain wavelength ranges. For example, the filter elements that are essentially translucent, ie transparent, for the complete visible spectrum are shown in white in FIG. In the second operating mode, light from the first lighting source 2 continues to pass through it, so that the light from the first lighting source 2 and the light from the second lighting source 4 complement one another essentially homogeneously in this second operating mode. Here, a very low contrast is practically achieved in the illumination from the first and second illumination sources 2, 4, which is the sum total for the image display device 1. Said contrast is close to 0. This is indicated in FIG. 8 by the fact that the limits of the light originating from the two illumination sources 2, 4 are shown on the surface under consideration. The white representation of the surfaces is intended to symbolize the light radiation. 8 accordingly shows a schematic illustration of the interaction of the first and second illumination sources 2, 4 for the purpose of homogeneous illumination of the image display device 1. In other words: the first illumination source 2, in interaction with the wavelength filter array 3, corresponds to the 3D illumination of the image display device 1, while the second illumination source 4 has the function of a 2D additional illumination, as it is in addition to the 3D mode for the 2D mode. Illumination, ie the first illumination source 2, is switched on.
Selbstverständlich sollte der Bildinhalt auf der Bildwiedergabeeinrichtung 1 für die zweite Betriebsart auch ein zweidimensionaler sein. Dieser 2D-Bildinhalt wird dann in gewohnter Art und Weise zweidimensional wahrgenommen.Of course, the image content on the image display device 1 for the second operating mode should also be two-dimensional. This 2D image content is then perceived two-dimensionally in the usual way.
Vorteilhaft ist die Beleuchtungseinrichtung mit einer Steuerung für die erste Beleuchtungsquelle 2 zur Erzeugung eines Leuchtdichtegradienten bezüglich der Ebene des Wel- lenlängenfilterarrays 3 versehen. Damit können ggf. doch noch vorhandene Inhomogenitäten der Helligkeit der zweiten Beleuchtungsquelle 4 ausgeglichen werden, wodurch Unzulänglichkeiten hinsichtlich der Homogenität der wahrgenommenen Helligkeit des 2D- Bildes in der zweiten Betriebsart ausgeglichen werden. Auch kann der Leuchtdichtegradient in der ersten Beleuchtungsquelle 2 für die Homogenisierung der Leuchtdichte im 3D-Modus, d.h. in der ersten Betriebsart, dienen.The lighting device is advantageously provided with a controller for the first lighting source 2 for generating a luminance gradient with respect to the plane of the wavelength filter array 3. In this way, any inhomogeneities in the brightness of the second illumination source 4 that are still present can be compensated for, as a result of which shortcomings in the homogeneity of the perceived brightness of the 2D image in the second operating mode are compensated for. The luminance gradient in the first illumination source 2 can also be used for the homogenization of the luminance in 3D mode, i.e. in the first operating mode.
In diesem Beispiel ist in der Beleuchtungseinrichtung als erste Beleuchtungsquelle 2 eine Entladungslampe mit einem planen, zum Wellenlangenfilterarray 3 parallelen Abschlußglas auf der dem Wellenlangenfilterarray 3 zugewandten Seite vorgesehen. Je nach Aus- bildung der ersten Beleuchtungsquelle 2 mit einer Entladungslampe kann somit wahlweise zuschaltbar über eine entsprechende Steuerung der vorgenannte Leuchtdichtegradient erzielt werden. Auf der Innenseite des Abschlußglases ist eine Beschichtung mit Leuchtstoff aufgebracht.In this example, a discharge lamp with a flat end glass parallel to the wavelength filter array 3 is provided in the illumination device as the first illumination source 2 on the side facing the wavelength filter array 3. Depending on the design of the first lighting source 2 with a discharge lamp, the aforementioned luminance gradient can thus optionally be switched on by means of a corresponding control. A coating with phosphor is applied to the inside of the cover glass.
Vorteilhaft ist dabei die Beschichtung mit Leuchtstoff nur in Bereichen aufgebracht, die bei Projektion entlang der Ebenennormalen auf das Wellenlangenfilterarray 3 im wesentlichen deckungsgleich mit den von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen sind. Damit wird sichergestellt, daß alles von dem Leuchtstoff emittierte Licht im wesentlichen nicht durch lichtundurchlässige Filter- element absorbiert wird, sondern vielmehr die Bildwiedergabeeinrichtung 1 rückseitig beleuchtet. Es ist dabei günstig, wenn das Wellenlangenfilterarray 3 auf die Außenseite des Abschlußglases aufgebracht ist. Weitere beispielhafte Ausgestaltungen sind in den Fig.9 bis Fig.l 1 bzw. in den Fig.l 2 bis Fig.l 4 angegeben, wobei hier im übertragenen Sinne jeweils die Beschreibung zu den Fig.5 bis Fig.7 gleichsam gültig ist und daher an dieser Stelle nicht wiederholt werden soll. Als Besonderheit dieser vorgenannten Filterarrayausprägungen sei allerdings noch bemerkt, daß hier von Zeile zu Zeile die Breite bzw. bei jeweils gleich großen Filterelementen die Anzahl der in bestimmten Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelemente variiert. Damit wird zum einen der 3D-Eindruck, zum anderen gleichzeitig auch die Lichtauskopplung auf Grund der veränderten Struktur des Wellenlängenfilterarrays 3 und damit der Anordnung der Störpartikel beeinflußt. Insbesondere erlauben derartige Ausge- staltungen auch die Vergrößerung des Abstandes zwischen Filterarray 3 und Bildwiedergabeeinrichtung 1 , wodurch der Zwang zur Verwendung dünner Lichtleiter entfällt.The coating with phosphor is advantageously applied only in areas which, when projected along the plane normal onto the wavelength filter array 3, are substantially congruent with the areas occupied by filter elements which are translucent in predetermined wavelength ranges. This ensures that all of the light emitted by the phosphor is not essentially absorbed by opaque filter elements, but rather illuminates the image display device 1 on the back. It is advantageous if the wavelength filter array 3 is applied to the outside of the cover glass. Further exemplary configurations are given in FIGS. 9 to 1 and 1 in FIGS. 2 to 4, whereby in the figurative sense the description of FIGS. 5 to 7 is valid as it were and therefore should not be repeated here. As a special feature of the filter array mentioned above, however, it should also be noted that the width or, in the case of filter elements of the same size, the number of filter elements which are translucent in certain wavelength ranges varies from line to line. On the one hand, this affects the 3D impression and, on the other hand, the light output due to the changed structure of the wavelength filter array 3 and thus the arrangement of the interfering particles. In particular, such configurations also allow the distance between the filter array 3 and the image display device 1 to be increased, which eliminates the need to use thin light guides.
Wie der Abstand zwischen Filterarray 3 und Beleuchtungseinrichtung 1 allgemein vergrößert werden kann, soll im folgenden skizziert werden. Für den Abstand D zwischen Wel- lenlängenfilterarray 3 und Bildwiedergabeeinrichtung 1 gilt im Falle eines Bildes aus acht Ansichten (achtkanaliges Display) die Bedingung D=m(BE/8A), wobei B die Periode des Wellenlängenfilterarrays 1 , E der Betrachterabstand, A die mittlere Pupillendistanz beim Betrachter 7 und m eine natürliche Zahl ist. Die Periode B entspricht dem Abstand, mit dem sich die Reihenfolge von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Filterelementen wiederholt, bzw. dem Abstand zwischen den Flächenmittelpunkten zweier lichtdurchlässiger Filterelemente in einer Zeile. Mit der Subpixelperiode C, welche dem Abstand der Flächenmittelpunkte zweier benachbarter Filterelemente entspricht, läßt sich für die Periode B bei m=1 der Wert nach der Gleichung B=8AC/(A-C) berechnen. Für E wählt man, um D zu berechnen, einen Anfangswert, der viel größer als die obere Grenze des gewünsch- ten Betrachtungsraume ist, so daß ein ausreichend großer Abstand D gewährleistet wird. Hat man auf diese Weise Werte für D berechnet, und sind C und A bekannt, so kann man durch Einsetzen verschiedener Werte für m in die Gleichung Em=D(A-mC)/(mC) und die Gleichung Bm=8AC/(A-mC) jeweils Betrachterabstände Em und zugehörige Perioden Bm berechnen, die dann so realisiert werden können, daß sie längs einer Zeile im Filterarray 3 konstant sind. Die natürliche Zahl m muß dabei größer als 1 sein und darf im Beispiel kein gerades Vielfaches von 8 sein. Jede dieser Perioden Bm korrespondiert zu einem Betrachtungsabstand Em, der wesentlich näher an der Bildwiedergabeeinrichtung 1 ist, als der ursprüngliche Abstand B. Dabei muß die Periode Bm nicht für alle Zeilen die gleiche sein, vielmehr kann ein Filterarray 3 mehrere Perioden umfassen, und dem Betrachter 7 stehen mehrere Betrachtungsebenen zur Verfügung. Bei einem Abstand zwischen Wellenlangenfilterarray 3 und Bildwiedergabeeinrichtung 1 von D=1 2,33 mm - ausreichend, um eine zweite Beleuchtungsquelle 4 unterzubringen - und einem Pupillenabstand von 65 mm ergeben sich mit einer Subpixelperiode von 0,1 mm in einem Tiefebereich zwischen 38,8 mm und 87,8 mm 1 1 Betrachtungsebenen, an denen ein Betrachter 7 ein ausgezeichnetes dreidimensionales Bild wahrnehmen kann. Der ursprüngliche Abstand E, der für m=l berechnet wurde, beträgt hingegen 8 m.How the distance between filter array 3 and lighting device 1 can be increased in general is outlined below. The condition D = m (BE / 8A) applies to the distance D between the wavelength filter array 3 and the image display device 1 in the case of an image from eight views (eight-channel display), where B is the period of the wavelength filter array 1, E is the observer distance, A is the mean Pupil distance at viewer 7 and m is a natural number. The period B corresponds to the distance with which the sequence of translucent and opaque filter elements is repeated, or the distance between the surface centers of two translucent filter elements in a row. With the subpixel period C, which corresponds to the distance between the center points of two adjacent filter elements, the value for the period B at m = 1 can be calculated according to the equation B = 8AC / (AC). For E, in order to calculate D, an initial value is chosen which is much larger than the upper limit of the desired viewing space, so that a sufficiently large distance D is guaranteed. If one has calculated values for D in this way, and if C and A are known, then by inserting different values for m into the equation E m = D (A-mC) / (mC) and the equation B m = 8AC / (A-mC) each calculate observer distances E m and associated periods B m , which can then be implemented in such a way that they are constant along a line in the filter array 3. The natural number m must be greater than 1 and must not be an even multiple of 8 in the example. Each of these periods B m corresponds to a viewing distance E m that is much closer to the image display device 1 than the original distance B. The period B m does not have to be the same for all lines, rather a filter array 3 can comprise several periods, and the viewer 7 has several viewing levels available. With a distance between the wavelength filter array 3 and the image display device 1 of D = 1, 2.33 mm - sufficient to accommodate a second illumination source 4 - and a pupil distance of 65 mm, a sub-pixel period of 0.1 mm results in a depth range between 38.8 mm and 87.8 mm 1 1 viewing levels at which a viewer 7 has an excellent can perceive three-dimensional image. The original distance E, which was calculated for m = 1, is 8 m.
In einer Weiterbildung des bisher beschriebenen Ausführungsbeispiels ist zwischen erster Beleuchtungsquelle 2 und zweiter Beleuchtungsquelle 4 ein optisch wirksames Material, bevorzugt eine Filterplatte, angeordnet, wodurch Licht der ersten Beleuchtungsquelle 2 mit Einfallswinkeln größer als der Winkel der Totalreflexion der zweiten Beleuchtungsquelle 4 im wesentlichen nicht in die zweite Beleuchtungsquelle 4 gelangt. Dieser Sachverhalt ist in Fig.l 5 schematisch dargestellt. Praktisch entspricht die Filterplatte hier dem Wellen- längenfilterarray 3, wobei dieses wenige Millimeter (z.B. 1 mm) dick ist. Dadurch wird die eine Vignettierung der Lichtstrahlen in der vorgenannten Weise erzielt: Licht der ersten Beleuchtungsquelle 2 mit Einfallswinkeln größer als der Winkel der Totalreflexion der zweiten Beleuchtungsquelle 4 gelangt im wesentlichen nicht in die zweite Beleuchtungsquelle 4, d.h. den Lichtleiter. Die Größenordnung der Dicke der Filterplatte bzw. des sie bildenden Wellenlängenfilterarrays 3 entspricht etwa der Abmessung der lichtdurchlässigen Filterelemente auf dem Filterarray 3.In a further development of the exemplary embodiment described so far, an optically active material, preferably a filter plate, is arranged between the first illumination source 2 and the second illumination source 4, as a result of which light from the first illumination source 2 with angles of incidence greater than the angle of the total reflection of the second illumination source 4 essentially does not enter the second illumination source 4 arrives. This situation is shown schematically in Fig.l 5. In practice, the filter plate corresponds to the wavelength filter array 3, which is a few millimeters (e.g. 1 mm) thick. As a result, vignetting of the light beams is achieved in the aforementioned manner: Light from the first illumination source 2 with angles of incidence greater than the angle of total reflection of the second illumination source 4 essentially does not reach the second illumination source 4, i.e. the light guide. The order of magnitude of the thickness of the filter plate or of the wavelength filter array 3 forming it corresponds approximately to the dimension of the translucent filter elements on the filter array 3.
Wie in Fig.l 5 gezeigt, wird durch besagte Vignettierung verhindert, daß aus der ersten Beleuchtungsquelle 2 Lichtstrahlen mit Einfallswinkeln größer als der Grenzwinkel der Totalreflexion der zweiten Beleuchtungsquelle 4 in diese eindringen. Beträgt für den verwendeten Lichtleiter, der die zweite Beleuchtungsquelle 4 bildet, der Grenzwinkel der Totalreflexion beispielsweise 41 °, so werden die in Fig.l 5 gestrichelt dargestellten Lichtstrahlen 1 1 mit Winkeln von g'>41 " auf Grund besagter Vignettierung nicht in den Lichtleiter eindringen. Demgegenüber treten die - durchgezogen eingezeichneten - Lichtstrahlen 9, 1 0 durchaus in den Lichtleiter ein. Insbesondere würde beispielsweise der Lichtstrahl 10 unter einem Winkel g in den Lichtleiter hinein bzw. auf dessen der Bildwiedergabeeinrichtung 1 zugewandten Großfläche auftreffen, welcher kleiner gleich dem Grenzwinkel der Totalreflexion (hier zum Beispiel 41 ') ist. Der Vorteil des Verhinderns des Eindringens von Lichtstrahlen, die aus der ersten Beleuchtungsquelle 2 herrühren, oberhalb des Grenzwinkels der Totalreflexion in den Lichtleiter liegt insbesondere darin, daß Störreflexe vermieden werden und damit der Kontrast in der zweiten Betriebsart (2D) weiter verbessert wird. Es handelt sich um eine Autokontrastreduzierung.As shown in Fig.l 5, said vignetting prevents that from the first illumination source 2 light rays with angles of incidence greater than the critical angle of total reflection of the second illumination source 4 penetrate into it. If the critical angle of total reflection is, for example, 41 ° for the light guide used, which forms the second illumination source 4, then the light beams 11 shown in dashed lines in FIG. 1 5 with angles of g '> 41 "will not enter the light guide due to said vignetting On the other hand, the light rays 9, 10 drawn in by a solid line do enter the light guide. In particular, for example, the light beam 10 would strike the light guide at an angle g or on its large surface facing the image display device 1, which is less than or equal to the critical angle The total reflection (here, for example, 41 ') The advantage of preventing the penetration of light rays originating from the first illumination source 2 above the critical angle of the total reflection into the light guide lies in particular in that interference reflections are avoided and thus the contrast in the second operating mode (2D) is replaced. It is an auto contrast reduction.
Im übrigen zeigen die Fig.l 6 und Fig.l 7 schematisch und nicht maßstäblich weitere denkbare Ausführungen der Filterarrays, bei denen wiederum die Beeinflussung der Lichtauskopplung aus dem Lichtleiter (da sich auf den lichtundurchlässigen Filterelementen ja Störpartikel befinden) mit der Beeinflussung der Vorgabe der Lichtausbreitungsrichtungen durch die Filterarraystruktur funktionswesentlich zusammenhängt. Bei den vorgenannten Beispielen nach Fig.l 6 und Fig.l 7 variiert auch die Breite der in bestimmten Wellenlän- genbereichen lichtdurchlässigen (hier: transparenten) Filterelemente bzw. deren Anzahl (falls diese stets etwa gleich groß sind) von Zeile zu Zeile. Während am oberen und unteren Rand die resultierenden transparenten Filterbereiche schmaler sind, nehmen sie zur Mitte hin zu einem gemeinsamen Maximum zu. Im Sinne der Funktionsweise der hier be- schriebenen Anordnung ist es dadurch unter anderem möglich, die Notwendigkeit zum Schaffen eines geeigneten Leuchtdichtegradienten der ersten Beleuchtungsquelle 2 zu umgehen, da die Vergleichmäßigung der aus der ersten Beleuchtungsquelle 2 herrührenden und durch das Wellenlangenfilterarray 3 hindurchtretenden Lichtstrahlen hinsichtlich ihrer meßbaren Leuchtdichte auf der der Bildwiedergabeeinrichtung 1 zugewandten Seite des Wellenlängenfilterarrays 3 durch diesen Sachverhalt der Variation der transparenten Filterabschnitte im wesentlichen gewährleistet wird.Otherwise, FIGS. 6 and 7 show schematically and not to scale further conceivable designs of the filter arrays, in which in turn the influencing of the light decoupling from the light guide (since there are interfering particles on the opaque filter elements) with the influencing of the specification Light propagation directions are functionally related by the filter array structure. In the abovementioned examples according to FIGS. 1 6 and 7, the width of the waves in certain wavelengths also varies. opposite areas of translucent (here: transparent) filter elements or their number (if they are always approximately the same size) from line to line. While the resulting transparent filter areas are narrower at the top and bottom, they increase towards a common maximum. In terms of the functioning of the arrangement described here, this makes it possible, among other things, to avoid the need to create a suitable luminance gradient of the first illumination source 2, since the light rays originating from the first illumination source 2 and passing through the wavelength filter array 3 are equalized in terms of their measurable luminance on the side of the wavelength filter array 3 facing the image display device 1 is essentially guaranteed by this fact of the variation of the transparent filter sections.
Beim Einsatz der Filterarrays 3 nach Fig.l 6 und Fig.l 7 kommen für die Bildwiedergabeeinrichtung 1 vorteilhaft Bildkombinationsstrukturen in Frage, die von Zeile zu Zeile oder von einer Gruppe von Zeilen zu einer nächsten Gruppe von Zeilen von Bildelementen jeweils unterschiedliche Perioden der Ansichten verkörpern. So könnten beispielsweise in einer ersten Zeile 8 horizontal benachbarte Bildelemente Bildinformation der Ansichten 1 -8 in dieser Reihenfolge wiedergeben, worauf diese Periode von 1 bis 8 stets (bis zum Bildschirmrand) wiederkehrt. Die nächste Zeile oder die nächste Gruppe von (beispielsweise 5) Zeilen könnte zwischen je vier Perioden von Ansichten 1 bis 8 noch eine gesonderte Periode von Bildinformation der Ansichten 1 bis 9 darstellen usw.When using the filter arrays 3 according to FIGS. 1 6 and 7 7, image combination structures which embody different periods of the views from line to line or from a group of lines to a next group of lines of picture elements are advantageous for the image display device 1 , For example, in a first line 8 horizontally adjacent picture elements could display picture information of views 1-8 in this order, whereupon this period from 1 to 8 always recurs (up to the edge of the screen). The next line or the next group of (for example 5) lines could represent a separate period of image information of views 1 to 9 between four periods of views 1 to 8, etc.
Neben den hier gezeigten Wellenlängenfilterarrays und Bildkombinationen ist es auch möglich, Bildkombinationen zu verwenden, bei denen komplette Zeilen oder Spalten je- weils mit Bildinformationen einer einzigen Ansicht angesteuert werden. Die entsprechenden Zeilen bzw. Spalten sind dann mit lichtdurchlässigen Filterelementen belegt. Auf diese Weise kann die Helligkeit in der ersten Betriebsart erhöht werden.In addition to the wavelength filter arrays and image combinations shown here, it is also possible to use image combinations in which complete rows or columns are each controlled with image information from a single view. The corresponding rows or columns are then covered with translucent filter elements. In this way, the brightness can be increased in the first operating mode.
Wesentlich ist, daß auf Grund der Filterelemente auf dem Wellenlangenfilterarray 3 Licht- ausbreitungsrichtungen für die dort dargestellten Bildinformationen stets derart vorgegeben werden, daß für den Betrachter ein räumlicher Eindruck entsteht.It is essential that, due to the filter elements on the wavelength filter array, 3 light propagation directions are always specified for the image information shown there in such a way that a spatial impression is created for the viewer.
Diese eben beschriebenen Ausgestaltungen bieten den besonderen Vorteil, daß im 2D- Modus ein nahezu homogene Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung 1 ermöglicht wird, deren Kontrast gegen 0 geht. Ferner erlauben sie erfindungsgemäß die Erzeugung eines hilfsmittelfreien 3D-Eindruckes für gleichzeitig mehrere Betrachter im 3D-Modus.These configurations just described offer the particular advantage that, in 2D mode, an almost homogeneous illumination of the image display device 1 is made possible, the contrast of which goes towards zero. Furthermore, according to the invention, they allow the creation of a tool-free 3D impression for several viewers in 3D mode at the same time.
Fig.l 8a zeigt eine Prinzipskizze zu einer zweiten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Anordnung, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung 1 , einer ersten Beleuchtungsquelle 2, einem Wellenlangenfilterarray 3, einer zweiten Beleuchtungsquelle 4 sowie einer Lichtauskoppelstruktur 13. Die zweite Beleuchtungsquelle 4 ist als plattenförmiger Lichtleiter mit zwei einander gegenüberliegenden Großflächen 12 ausgestaltet. Der Lichtleiter wird von mehreren seitlich angeordneten Lichtquellen 5 gespeist. Die Lichtauskoppelstruktur 13 kann gemäß der Erfindung an einer der Großflächen 8 oder an beiden angebracht sein, hier ist sie auf der dem Betrachter abgewandten Großfläche 8 angebracht.Fig. 8a shows a schematic diagram of a second embodiment of an arrangement according to the invention, with an image display device 1, a first illumination source 2, a wavelength filter array 3, a second illumination source 4 and a light decoupling structure 13. The second illumination source 4 is designed as a plate-shaped light guide with two mutually opposite large areas 12. The light guide is fed by a plurality of laterally arranged light sources 5. According to the invention, the light decoupling structure 13 can be attached to one of the large areas 8 or to both, here it is attached to the large area 8 facing away from the viewer.
In Fig.l 8a sind weiterhin noch Reflektoren 6 eingezeichnet, die der besseren Lichtausnutzung des von den Lichtquellen 5 abgestrahlten Lichtes dienen. Die zu- und abschaltbare Lichtauskoppelstruktur 1 3 ist hierbei bevorzugt eine schaltbare Streuschicht. Selbige kann, wie etwa in Fig. 1 8b gezeigt, aus einer auf die als plattenförmiger Lichtleiter ausgestaltete zweite Beleuchtungsquelle 4 aufgebrachten ITO-Schicht 1 7 mit nachfolgender Flüssigkristallschicht 16, einer weiteren ITO-Schicht 1 5 sowie einer Deckschicht 1 4, z.B. einer PET-Folie oder einer Folie aus optischem Kunststoff, bestehen. Es ist demgegenüber wie in Fig. 1 8c gezeigt auch möglich, eine weitere Substratschicht 18 aus optischem Kunststoff mit höherer Brechzahl als die des Lichtleiters einzufügen. Optische Kunststoffe haben im Unterschied zu PET keine Volumenstreuung bzw. -absorption und sind frei von optischer Doppelbrechung. In dem beschriebenen Falle entspricht das Sandwich der Komponenten 14 bis 1 8 einer kompletten schaltbaren Streuscheibe, die z.B. auf den Lichtleiter auflaminiert sein kann. Als schaltbare Streuschicht bzw. Lichtauskoppelstruktur 1 3 kann eine dünne schaltbare Streuscheibe (vorzugsweise ca. 0,5 mm dick) vom Typ "Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) Film" der Firma Sniaricerche (Italien) zum Einsatz kommen. Vermöge dieses Ansatzes kann die erfindungsgemäße Anordnung leicht mittels handelsüblicher Baugruppen realisiert werden.In Fig.l 8a reflectors 6 are still drawn in, which serve the better light utilization of the light emitted by the light sources 5. The light coupling structure 1 3 that can be switched on and off is preferably a switchable scattering layer. The latter can, as shown in FIG. 1 8b, from an ITO layer 17 with a subsequent liquid crystal layer 16, a further ITO layer 1 5 and a cover layer 1 4, e.g. a PET film or a film made of optical plastic. In contrast, as shown in FIG. 1 8c, it is also possible to insert a further substrate layer 18 made of optical plastic with a higher refractive index than that of the light guide. In contrast to PET, optical plastics have no volume scatter or absorption and are free from optical birefringence. In the case described, the sandwich of components 14 to 1 8 corresponds to a completely switchable spreading disc, which e.g. can be laminated onto the light guide. A thin switchable scattering disc (preferably about 0.5 mm thick) of the "Polymer Dispersed Liquid Crystal (PDLC) Film" type from Sniaricerche (Italy) can be used as the switchable scattering layer or light decoupling structure 1 3. By virtue of this approach, the arrangement according to the invention can be easily implemented using commercially available assemblies.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die lichtundurchlässigen Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays 3 auf der dem Betrachter zugewandten Seite diffus streuend -beispielsweise mit einem matt weißen Lack versehen- sind. Hierdurch wird Licht, welches an der dem Filterarray 3 zugewandten Seite ausgekoppelt wird, diffus zurückgestreut.It is also advantageous if the opaque filter elements of the wavelength filter array 3 are diffusely scattered on the side facing the viewer, for example provided with a matt white lacquer. As a result, light which is coupled out on the side facing the filter array 3 is diffusely scattered back.
Fig.l 9 stellt eine Prinzipskizze für die erste Betriebsart der zweiten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen dar. Die als schaltbare Streuschicht ausgeführte Lichtauskoppelstruktur 1 3 wird in der ersten Betriebsart transparent geschaltet. Damit dringt das von der ersten Beleuchtungsquelle 2 herrührende Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente des Filterarrays 3 und nachfolgend durch einen zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung 1 hindurch zum Betrachter, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter dreidimensional wahrnehmbar ist. Die Erzeugung des räumlichen Eindruckes beim Betrachter ist in der weiter oben schon zitieren WO 01/56265 der Anmelderin beschrieben und Bedarf daher hier keiner weiteren Erläuterung.9 shows a schematic diagram for the first operating mode of the second embodiment of arrangements according to the invention. The light decoupling structure 1 3, which is designed as a switchable scattering layer, is switched transparently in the first operating mode. The light originating from the first illumination source 2 thus penetrates through at least a part of the translucent filter elements of the filter array 3 and subsequently through an assigned part of the picture elements of the image display device 1, so that the scene or the object can be perceived three-dimensionally by the viewer. The generation of the spatial impression on the viewer is shown above already cited WO 01/56265 described by the applicant and therefore need no further explanation here.
Demgegenüber gibt Fig.20 eine Prinzipskizze für die zweite Betriebsart wieder. Hier wird die als schaltbare Streuschicht ausgeführte Lichtauskoppelstruktur 1 3 mindestens teilflächig, bevorzugt vollflächig streuend geschaltet. Letzteres entspricht dem Fall, daß auf der gesamten Bildfläche der Bildwiedergabeeinrichtung 1 ein zweidimensional wahrnehmbares Bild darstellbar ist. Auf Grund der Wirkung der schaltbaren Streuschicht als Lichtauskoppelstruktur 1 3 in dieser Betriebsart kann eine weitestgehend homogene Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung 1 für die zweidimensionale Darstellung erzielt werden. Anders als in Fig.2 dargestellt kann die als schaltbare Streuschicht ausgeführte Lichtauskoppelstruktur 1 3 auch auf der der Bildwiedergabeeinrichtung 1 - und damit auch dem Betrachter - zugewandten Großfläche 1 2 der als Lichtleiter 1 9 ausgeführten zweiten Beleuchtungsquelle 4 oder sogar auf beiden Großflächen 1 2 des Lichtleiters 1 9 angeordnet sein. Im ersteren Fall ist die Homogenität der Leuchtedichteverteilung in der zweiten Betriebsart außerordentlich gut und die Bildhelligkeit ist infolge der Rückkopplung von Licht in den Lichtleiter 19 ebenfalls besser.In contrast, Fig. 20 shows a schematic diagram for the second operating mode. Here, the light decoupling structure 1 3, designed as a switchable scattering layer, is switched to scatter at least over part of the surface, preferably over the entire surface. The latter corresponds to the case in which a two-dimensionally perceptible image can be displayed on the entire image surface of the image display device 1. Due to the effect of the switchable scattering layer as light decoupling structure 1 3 in this operating mode, largely homogeneous illumination of the image display device 1 for the two-dimensional representation can be achieved. In contrast to FIG. 2, the light decoupling structure 1 3 designed as a switchable scattering layer can also be arranged on the large surface 1 2 facing the image display device 1 - and thus also the viewer - of the second lighting source 4 designed as light guide 1 9 or even on both large areas 1 2 of the Light guide 1 9 may be arranged. In the former case, the homogeneity of the luminance distribution in the second operating mode is extremely good and the image brightness is also better due to the feedback of light in the light guide 19.
Bevorzugt wird die erste Beleuchtungsquelle 2 in der zweiten Betriebsart zusätzlich zu der zweiten Beleuchtungsquelle 4 eingeschaltet, um eine möglichst kontrastlose (K=0) Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung 1 zu erzielen. Dabei ergänzt sich im Prinzip das Licht der ersten Beleuchtungsquelle 2 mit dem Licht der zweiten Beleuchtungsquelle 4 zu einem weitestgehend bezüglich der Leuchtdichte homogenen Beleuchtungslicht. Dies ist in Fig. 20a schematisch gezeigt.In the second operating mode, the first illumination source 2 is preferably switched on in addition to the second illumination source 4 in order to achieve as contrastless (K = 0) illumination of the image display device 1 as possible. In principle, the light from the first illumination source 2 is supplemented with the light from the second illumination source 4 to form an illumination light that is largely homogeneous with respect to the luminance. This is shown schematically in Fig. 20a.
In Fig.21 ist eine Prinzipskizze für eine besondere Ausgestaltung der zu- und abschaltbaren Lichtauskoppelstruktur 1 3 dargestellt, welche dafür Sorge trägt, daß der Lichtauskopplungsgrad aus der als Lichtleiter 1 9 ausgeführten zweiten Beleuchtungsquelle 4 pro ausreichend großer Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters 1 9 unterschiedlich groß ist. Mit „1 3b" ist hier eine schematische Darstellung der als schaltbaren Streuschicht ausgeführten Lichtauskoppelstruktur 1 3 gemeint, wobei die dunkleren Bereiche gegenüber den helleren einen stärkeren Lichtauskopplungsgrad aufweisen. In der zweiten Betriebsart werden hierbei streifenförmige Teilflächen 20 der schaltbaren Streuschicht streuend geschaltet, wobei jeweils zwei nächstbenachbarte solcher streifen- förmiger Teilflächen 20 durch permanent transparente streifenförmige Teilflächen 21 auf der schaltbaren Streuschicht voneinander getrennt sind, so daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter 1 9 pro Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters 1 9 unterschiedlich groß ist. Es wird hierbei also durch lokale Variation der Breite und lokalen Häufigkeit der streifenförmigen Teilflächen 20 der schaltbaren Streuschicht der jeweilige lokale Lichtauskopplungsgrad bestimmt („geometrische Anpassung des Licht- auskopplungsgrades" mit dem Ziel der Leuchtdichtehomogenisierung). Hierdurch ist es wiederum möglich, insgesamt eine homogenere Beleuchtung vermöge der zweiten Be- leuchtungsquelle zu erzielen, etwa wenn der Lichtauskopplungsgrad nahe bei den licht- einkoppelnden seitlich angeordneten Lichtquellen 5 geringer ist als in einiger Entfernung davon.21 shows a schematic diagram for a special embodiment of the light coupling structure 1 3 that can be switched on and off, which ensures that the degree of light decoupling from the second lighting source 4 designed as a light guide 1 9 per sufficiently large area unit at different locations on the light guide 1 9 is different in size. "1 3b" here means a schematic representation of the light decoupling structure 1 3 designed as a switchable scattering layer, the darker areas having a stronger degree of light coupling out compared to the brighter ones. In the second operating mode, strip-shaped partial surfaces 20 of the switchable scattering layer are switched in a scattering manner, two in each case The adjacent neighboring strip-shaped sub-areas 20 are separated from one another by permanently transparent strip-shaped sub-areas 21 on the switchable scattering layer, so that the degree of light decoupling from the light guide 1 9 per unit area is different at different locations on the light guide 1 9 the width and local frequency of the strip-shaped sub-areas 20 of the switchable scattering layer determines the respective local degree of light extraction (“geometric adaptation of the degree of light extraction” with the aim of luminance homogenization). This in turn makes it possible to achieve a more homogeneous overall illumination by means of the second illumination source, for example if the degree of light decoupling near the light-coupling laterally arranged light sources 5 is less than at some distance from it.
Die Fig.22 zeigt eine Prinzipskizze für eine weitere besondere Ausgestaltung der zu- und abschaltbaren Lichtauskoppelstruktur 1 3, welche ebenso dafür Sorge trägt, daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter 1 9 pro Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen bzw. Orten des Lichtleiters unterschiedlich groß ist. Mit „1 3c" ist hier eine schematische Darstellung der schaltbaren Streuschicht gemeint, wobei die dunkleren Bereiche gegenüber den helleren einen stärkeren Lichtauskopplungsgrad aufweisen. Hierbei wird nun die schaltbare Streuschicht in der zweiten Betriebsart an unterschiedlichen Orten unterschiedlich stark streuend geschaltet, so daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter 1 9 an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters 1 9 ebenfalls unterschiedlich groß ist. Zur Erzielung unterschiedlich stark streuender Orten an verschiedenen Orten der schaltbaren Streuschicht werden ebenda paarweise verschiedene Steuerspannungen an elektrisch vor- zugsweise voneinander getrennte streifenförmige Teilflächen 20 der Streuschicht gelegt. Die verschiedenen Steuerspannungen können vermittels diversen Elektrodenpaaren übertragen werden. Selbstredend ist ein entsprechendes elektrisches Steuergerät zum gleichzeitigen Anlegen verschiedener Spannungen vorgesehen, welches zeichnerisch nicht dargestellt ist. Dabei entsprechen die unterschiedlichen Schraffuren bzw. Strukturen der Teil- flächen 20 unterschiedlichen Streustärken.FIG. 22 shows a schematic diagram for a further special embodiment of the light coupling structure 1 3 that can be switched on and off, which also ensures that the degree of light coupling out of the light guide 1 9 per unit area is different at different locations or locations of the light guide. "1 3c" here means a schematic representation of the switchable scattering layer, the darker areas having a stronger degree of light decoupling compared to the brighter ones. Here, the switchable scattering layer is switched to different degrees of scattering at different locations in the second operating mode, so that the degree of light coupling out the light guide 1 9 at different points of the light guide 1 9 is also of different sizes, in order to achieve differently scattering locations at different locations of the switchable scattering layer, different control voltages are applied in pairs to electrically separate strip-shaped partial surfaces 20 of the scattering layer can be transmitted by means of various pairs of electrodes. Of course, a corresponding electrical control device is provided for the simultaneous application of different voltages, which is not shown in the drawing is shown. The different hatches or structures of the partial areas correspond to 20 different scattering strengths.
Diese letztgenannte „elektrische Anpassung des Lichtauskopplungsgrades" kann ferner mit der vorher beschriebenen geometrischen Anpassung kombiniert werden, um eine besonders homogene 2D-Beleuchtung zu erreichen.This last-mentioned “electrical adaptation of the degree of light decoupling” can also be combined with the previously described geometric adaptation in order to achieve a particularly homogeneous 2D illumination.
In Fig.23 ist eine Prinzipskizze zu einer dritten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen dargestellt. Auch hier ist die zweite Beleuchtungsquelle 4 als plattenförmiger Lichtleiter 1 9 mit zwei Großflächen 1 2 ausgestaltet. Zwischen dem Lichtleiter 1 9 und der Bildwiedergabeeinrichtung 1 ist eine schaltbare Streuscheibe 22 angeordnet, die in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart mindestens teilflächig streuend geschaltet wird, so daß der Helligkeitskontrast des in der zweiten Betriebsart durch die schaltbare Streuscheibe 22 hindurchdringenden Lichtes vermindert wird. Die letztgenannte Kontrastverminderung dient der Homogenisierung der Beleuchtung in der zweiten Betriebsart, d.h. in der Betriebsart zur zweidimensionalen Darstellung. Der hier verwendete Lichtleiter 1 9 kann ein konventioneller, bevorzugt ein solcher mit spezieller Lichtauskoppelstruktur sein. Letztgenannte Lichtauskoppelstruktur wird in einer ab- gewandelten Form nur auf denjenigen Flächenabschnitten des Lichtleiters 1 9 ausgebildet, die bei Projektion in Richtung der Flächennormalen der Großflächen 1 2 den lichtundurchlässigen Filterelementen entsprechen.23 shows a schematic diagram of a third embodiment of arrangements according to the invention. Here, too, the second illumination source 4 is designed as a plate-shaped light guide 19 with two large areas 12. Between the light guide 1 9 and the image display device 1, a switchable lens 22 is arranged, which is switched transparent in the first mode and at least partially scattered in the second mode, so that the brightness contrast of the light penetrating through the switchable lens 22 in the second mode of operation is reduced becomes. The latter reduction in contrast serves to homogenize the lighting in the second operating mode, ie in the operating mode for two-dimensional display. The light guide 19 used here can be a conventional one, preferably one with a special light coupling structure. The last-mentioned light decoupling structure is formed in a modified form only on those surface sections of the light guide 19 which correspond to the opaque filter elements when projected in the direction of the surface normals of the large surfaces 12.
Auch bei dieser erfindungsgemäßen Anordnung kann in der zweiten Betriebsart zusätz- lieh zu der zweiten Beleuchtungsquelle 4 die erste Beleuchtungsquelle 2 eingeschaltet sein, um mehr Licht zur Verfügung zu haben. Auf Grund der streuend geschalteten Streuscheibe 22 hat dieses zusätzliche Licht der ersten Beleuchtungsquelle 2 keinen Einfluß auf die Homogenität des für die Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung 1 dienenden Lichtes.With this arrangement according to the invention, in the second operating mode, in addition to the second lighting source 4, the first lighting source 2 can be switched on in order to have more light available. Because of the scattering disc 22, this additional light from the first illumination source 2 has no influence on the homogeneity of the light used to illuminate the image display device 1.
Ferner zeigt die Fig.24 eine Prinzipskizze zu einer vierten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen - hier dargestellt in der ersten Betriebsart - und die Fig.25 eine Prinzipskizze zu dieser vierten Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen - hier dargestellt in der zweiten Betriebsart.24 shows a schematic diagram of a fourth embodiment of arrangements according to the invention - shown here in the first operating mode - and FIG. 25 shows a schematic diagram of this fourth embodiment of arrangements according to the invention - shown here in the second operating mode.
Es handelt sich wieder um eine Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, die jedoch zwei in Blickrichtung eines Betrachters 7 und der Bildwiedergabeeinrichtung 1 nachgeordnete, ebene Wellenlängenfilterarrays 23, 24 aufweist. Beide Wellenlängenfilterarrays bestehen jeweils aus einer Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Filterelementen. Ein Teil dieser Filterelemente ist in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig, der übrige Teil lichtundurchlässig. Eines der beiden Wellenlängenfilterarrays 23, 24 ist gegenüber dem anderen verschiebbar, beide liegen vorzugsweise in engem Kontakt aneinander. Zwischen den Wellenlängenfilterarrays 23, 24 und der Bildwiedergabeeinrichtung 1 befindet sich eine schaltbare Streuscheibe 22, die in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart mindestens teilflächig streuend geschaltet ist.It is again an arrangement for displaying images of a scene or an object, which, however, has two planar wavelength filter arrays 23, 24 arranged downstream of the viewer 7 and the image display device 1. Both wavelength filter arrays each consist of a multiplicity of filter elements arranged in rows and / or columns. Some of these filter elements are translucent in the predetermined wavelength ranges, the remaining part are opaque. One of the two wavelength filter arrays 23, 24 is displaceable relative to the other, both of which are preferably in close contact with one another. Between the wavelength filter arrays 23, 24 and the image display device 1 there is a switchable diffusing screen 22, which is transparent in the first operating mode and is scattered at least over part of the surface in the second operating mode.
In der in Fig. 24 gezeigten ersten Betriebsart nehmen die Wellenlängenfilterarrays 23, 24 eine solche Relativstellung zueinander ein, daß das von der hinter den Wellenlängenfilterarrays 23, 24 angeordneten Beleuchtungsquelle 2 abgestrahlte Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente beider Wellenlängenfilterarrays 23, 24 und nachfolgend durch einen zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung 1 hindurch zum Betrachter gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter dreidimensional wahrnehmbar ist ln der in Fig. 25 gezeigten zweiten Betriebsart die schaltbare Streuscheibe 22 - mindestens teilflächig - streuend geschaltet und nehmen die Wellenlängenfilterarrays 23,24 eine solche Relativstellung zueinander ein, daß gegenüber der ersten Betriebsart mehr Licht durch die lichtdurchlässigen Filterelemente beider Wellenlängenfilterarrays 23, 24 und nachfolgend durch die in der zweiten Betriebsart streuend geschaltete Streuscheibe 22 sowie die Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung 1 hindurch zum Betrachter gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter zweidimensional wahrnehmbar ist.In the first operating mode shown in FIG. 24, the wavelength filter arrays 23, 24 assume such a relative position to one another that the light emitted by the illumination source 2 arranged behind the wavelength filter arrays 23, 24 passes through at least a part of the transparent filter elements of both wavelength filter arrays 23, 24 and below reaches the viewer through an assigned part of the picture elements of the picture display device 1, so that the scene or the object can be perceived three-dimensionally by the viewer In the second mode of operation shown in FIG. 25, the switchable diffusion plate 22 is switched in a scattering manner, at least over part of the area, and the wavelength filter arrays 23, 24 assume a relative position to one another that, compared to the first mode of operation, more light through the transparent filter elements of both wavelength filter arrays 23, 24 and below reaches the viewer through the scattering disc 22 which is scattered in the second operating mode and the picture elements of the image display device 1, so that the scene or the object can be perceived by the viewer in two dimensions.
Der als „ausreichend" bezeichnete Abstand der schaltbaren Streuscheibe 22 zu den Wellenlängenfilterarrays 23, 24 beträgt in der Regel wenige Millimeter. Mit „ausreichend" ist gemeint, daß die Streuscheibe 22 weit genug von den Wellenlängenfilterarrays 23, 24 entfernt ist, um deren (zumeist) sichtbare Struktur so stark zu zerstreuen, daß diese visu- eil nicht mehr aufgelöst werden kann.The distance between the switchable lens 22 and the wavelength filter arrays 23, 24, which is referred to as "sufficient", is generally a few millimeters. By "sufficient" it is meant that the lens 22 is far enough away from the wavelength filter arrays 23, 24 in order to (mostly ) to disperse the visible structure so much that it can no longer be visually resolved.
Allgemein können auch mehr als zwei Wellenlängenfilterarrays 23, 24 mit einer (gesamten) Anzahl W vorgesehen sein, von denen jeweils mindestens W-l Wellenlängenfilterarrays verschiebbar sind.In general, more than two wavelength filter arrays 23, 24 can also be provided with a (total) number W, of which at least W-1 wavelength filter arrays are displaceable.
Vorzugsweise ist die Verschiebung jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays 23, 24 in Zeilenrichtung des Rasters aus Bildelementen der Bildwiedergabeeinrichtung 1 vorgesehen.The displacement of each displaceable wavelength filter array 23, 24 in the line direction of the grid from picture elements of the image reproduction device 1 is preferably provided.
Besonders bevorzugt ist der vorgesehene Verschiebeweg jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays 23, 24 kleiner als die horizontale Periode der auf dem jeweiligen Wellenlangenfilterarray 23, 24 befindlichen lichtdurchlässigen Filterelemente, insofern eine solche Periode vorhanden ist. Dieser Sachverhalt ist in den Fig.24 und Fig.25 berücksichtigt worden, d.h. dort ist die Verschiebung des unteren Filterarrays 24 etwa um drei Achtel der besagten Periode vorgesehen.The displacement path provided for each displaceable wavelength filter array 23, 24 is particularly preferably smaller than the horizontal period of the transparent filter elements located on the respective wavelength filter array 23, 24, insofar as such a period is present. This fact has been taken into account in Fig. 24 and Fig. 25, i.e. there the shift of the lower filter array 24 is provided by approximately three eighths of the said period.
Die Verschiebung jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays wird durch ein mechanisches Stellglied, beispielsweise eine Piezostelleinrichtung, gewährleistet, welches hier zeichnerisch nicht dargestellt ist.The displacement of each displaceable wavelength filter array is ensured by a mechanical actuator, for example a piezo setting device, which is not shown here in the drawing.
Fig.26 zeigt ausschnittsweise und nicht maßstäblich die beispielhafte Struktur der Wellenlängenfilterarrays 23, 24 zur Verwendung in der in Rede stehenden Ausgestaltung erfindungsgemäßer Anordnungen. Es sind zwei Filterarrays 23, 24 von ebenjener gezeigten Struktur vorgesehen. Beispielhaft seien die Maße wie folgt gewählt: Jedes Filterarray 23, 24 ist insgesamt ca. 310 mm breit und 235 mm hoch. Jede Zeile eines Filterarrays 23, 24 ist etwa 0,30086 mm hoch. Ein transparenter sowie ein opaker Abschnitt pro Zeile ist etwa 0,401 14 mm breit. Der Versatz von transparenten bzw. opaken Abschnitten einer Zeile zu den transparenten bzw. opaken Abschnitten einer benachbarten Zeile beträgt 0,066857 mm. Ein derartiges Filterarray ist beispielsweise sehr gut geeignet, in Verbin- dung-mit einem 1 5.1 " LCD vom Typ LG eingesetzt zu werden.FIG. 26 shows a detail and not to scale of the exemplary structure of the wavelength filter arrays 23, 24 for use in the configuration according to the invention in question. Two filter arrays 23, 24 of the same structure shown are provided. As an example, the dimensions are selected as follows: each filter array 23, 24 is a total of approx. 310 mm wide and 235 mm high. Each row of a filter array 23, 24 is approximately 0.30086 mm high. A transparent and an opaque section per line is about 0.401 14 mm wide. The offset from transparent or opaque sections of a line to the transparent or opaque sections of an adjacent line is 0.066857 mm. Such a filter array is very well suited, for example, to be used in conjunction with a 1 5.1 "LCD of the LG type.
In Fig.27 ist die summarische Wirkung zweier gleichartiger Filterarrays 23, 24 nach Fig.26 bei einer möglichen Relativstellung zueinander zur Verwendung in der ersten Betriebsart zu sehen. Dabei sind die Filterarrays 23, 24 um etwa 0,30086 mm horizontal zueinander verschoben. Wie weiter oben beschrieben, ist in diesem Modus die schaltbare Streuscheibe transparent geschaltet. Zur Bildwiedergabe auf der Bildwiedergabeeinrichtung 1 kommt eine geeignete Bildkombinationsstruktur, z.B. diejenige nach Fig. 53 aus der DE 20121318 U in Frage.27 shows the summary effect of two identical filter arrays 23, 24 according to FIG. 26 with a possible relative position to one another for use in the first operating mode. The filter arrays 23, 24 are horizontally displaced from one another by approximately 0.30086 mm. As described above, in this mode the switchable lens is switched transparently. A suitable image combination structure is used for image display on the image display device 1, e.g. 53 from DE 20121318 U in question.
Für die zweite Betriebsart können z.B. die beiden Filterarrays 23, 24 ohne Relatiwerschie- bung zueinander gelegen sein, d.h. sie behalten summarisch etwa ihr originales Aussehen nach Fig.26 bei. Die Streuscheibe 22 wird nun streuend geschaltet, womit eine homogene Beleuchtung der Bildwiedergabeeinrichtung 1 erzielt wird.For the second operating mode e.g. the two filter arrays 23, 24 are located relative to one another without relative displacement, i.e. together they retain roughly their original appearance according to Fig. 26. The diffusing screen 22 is now switched to scatter, with which homogeneous illumination of the image display device 1 is achieved.
Die Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays 3 haben im überwiegenden Teil der hier zuvor beschriebenen Fälle auch eine nicht zu vernachlässigende räumliche Ausdehnung in der Tiefe entlang der Blickrichtung des Betrachters. Sind die lichtundurchlässigen Filterelemente vollständig - d.h. sowohl auf der dem Betrachter 7 zugewandten Seite, als auch auf den Seitenflächen, die entlang der Blickrichtung des Betrachters 7 orientiert sind - mit einem diffuses Weißlicht streuenden Material mit einem möglichst geringen Absorptionskoeffizienten belegt, so führt dies zu einer direkten, automatischen Kontrastreduzierung in der ersten Betriebsart. Fällt das Licht unter einem ungünstigen Winkel auf die diffus streuenden Seitenflächen, so gelangt er in diese Materialschicht und führt dort zu einer Aufhellung. Deswegen ist es wünschenswert, die Materialschicht möglichst dünn und/oder mit reflexiv-lichtundurchlässigen Kanten auszugestalten.In the majority of the cases described above, the filter elements of the wavelength filter array 3 also have a not insignificant spatial extent in depth along the viewing direction of the viewer. Are the opaque filter elements complete - i.e. Both on the side facing the viewer 7 and on the side surfaces that are oriented along the viewing direction of the viewer 7 - coated with a diffusion of white light scattering material with the lowest possible absorption coefficient, this leads to a direct, automatic contrast reduction in the first mode. If the light falls on the diffusely scattering side surfaces at an unfavorable angle, it gets into this material layer and leads to a brightening there. Therefore, it is desirable to make the material layer as thin as possible and / or with reflective opaque edges.
Mit dem in Fig. 28 gezeigten Wellenlangenfilterarray läßt sich diese Kontrastreduzierung vermeiden. Dort ist - stark vergrößert und im Vergleich mit den übrigen Bauteilen nicht maßstabsgetreu - ein Wellenlangenfilterarray 25 mit lichtdurchlässigen Filterelementen 26 und lichtundurchlässigen Filterelementen 27 auf einem Substrat 30 gezeigt. Die lichtundurchlässigen Filterelemente 27 sind auf ihrer dem Betrachter zugewandten Seite mit dem diffus streuendem Material belegt. Die Seitenflächen sind hier mit reflektierendem Material belegt, so daß ein Lichtstrahl 28 nicht mehr in die Filterelemente 27 eindringen kann. Das reflektierte Licht führt daher sowohl in der ersten als auch der zweiten Betriebsart zu einer höheren Helligkeit des Bildes. Der Lichtstrahl 29 wird innerhalb eines Substrates total reflektiert, für dieses Substrat des Wellenlängenfilterarrays 25 wählt man vorzugsweise ein optisches Material mit geringer Volumenabsorption.This reduction in contrast can be avoided with the wavelength filter array shown in FIG. There is shown - greatly enlarged and not to scale in comparison with the other components - a wavelength filter array 25 with translucent filter elements 26 and opaque filter elements 27 on a substrate 30. The opaque filter elements 27 are coated with the diffusely scattering material on their side facing the viewer. The side surfaces are covered with reflective material, so that a light beam 28 no longer penetrate into the filter elements 27 can. The reflected light therefore leads to a higher brightness of the image in both the first and the second operating mode. The light beam 29 is totally reflected within a substrate; for this substrate of the wavelength filter array 25, an optical material with low volume absorption is preferably chosen.
Eine andere Möglichkeit, den Kontrast zu reduzieren, ist in Fig. 29 gezeigt. Hier ist ein aus einem Stück gefertigtes Wellenlangenfilterarray 31 gezeigt, bei dem die schräg einfallenden Lichtstrahlen 28 aus der ersten Beleuchtungsquelle 2 durch Totalreflexion an den Seitenflächen reflektiert werden und dann analog das Wellenlangenfilterarray 31 an der Oberseite, wo ihr Einfallswinkel an der Grenzfläche zu Luft kleiner ist als der Grenzwinkel der Totalreflexion, verlassen. In diesem Beispiel ist zur weiteren Kontrastreduzierung außerdem die Verwendung einer helligkeitsverstärkenden Schicht 32 vorgesehen, beispielsweise ein Brightness Enhancement Film der Firma 3M, mittels der die Leuchtdichte der ersten Beleuchtungsquelle dahingehend beeinflußt wird, daß sie in einem bestimmten Winkelbereich in Richtung des Betrachters deutlich größer als zur Seite hin ist, was in Fig. 29 durch die unterschiedliche Länge der Pfeile symbolisiert wird.Another way of reducing the contrast is shown in FIG. 29. Here, a one-piece wavelength filter array 31 is shown, in which the obliquely incident light rays 28 from the first illumination source 2 are reflected by total reflection on the side surfaces and then analogously the wavelength filter array 31 on the top, where their angle of incidence at the interface with air is smaller than the critical angle of total reflection. In this example, the use of a brightness-enhancing layer 32, for example a brightness enhancement film from 3M, is also provided to further reduce the contrast, by means of which the luminance of the first illumination source is influenced in such a way that it is significantly larger in a certain angular range in the direction of the viewer than for Side is what is symbolized in Fig. 29 by the different length of the arrows.
In Fig. 30 ist eine weitere Möglichkeit der Kontrastreduzierung dargestellt. Hier ist ein umschaltbares, elektrophoretisches Wellenlangenfilterarray 33 gezeigt, bei dem lichtun- durchlässige Filterelemente 34 zwei den Betriebsarten entsprechende Betriebszustände aufweisen. In der ersten Betriebsart für die dreidimensionale Wahrnehmung, erscheinen die Filterelemente aus der Richtung des Betrachters gesehen lichtabsorbierend, in der zweiten Betriebsart dagegen reflektieren sie - beispielsweise aus der zweiten Beleuchtungsquelle 4 stammendes - Licht, ebenfalls aus der Richtung des Betrachters gesehen. Diese zwei Betriebsarten lassen sich realisieren, indem man sich bei der Konstruktion der Filterelemente 34 das Prinzip der Elektrophorese, d.h. die Wanderung kolloidaler geladener Teilchen im elektrischen Gleichfeld, zunutze macht, welches lange bekannt ist, aber bisher nur beim Bedrucken von Papier eingesetzt wurde. In Fig. 30 sind die drei Filterelemente 34 auf der linken Seite in der ersten Betriebsart dargestellt, die drei Filterelemente 34 auf der rechten Seite sind in der zweiten Betriebsart gezeigt. Ein Filterelement 34 enthält in einer optisch transparenten Flüssigkeit zwei Partikelarten unterschiedlicher Polarität, beispielsweise schwarze, positiv geladene Partikel 35, und weiße, dann negativ geladene Partikel 36. Die Partikel müssen dabei so ausgewählt werden, daß sie in ihrer Gesamtheit eine ausreichende optische Dichte (Absorptionsfähigkeit) im Falle der schwarzen Partikel, bzw. einen hohen diffusen Reflexionsgrad, d.h. Streugrad, im Falle der weißen Partikel aufweisen. Außerdem müssen sie ihre elektrische Ladung dauerhaft behalten, sie müssen jedoch nicht alle gleichartig sein, so wie dies hier der Übersichtlichkeit halber dargestellt ist. Die Filterelemente 34 sind in Fig. 30 zwar quaderförmig dargestellt, sie können aber die Gestalt eines anderen Vielecks, halbkugelförmige oder kugelförmige Gestalt aufweisen.A further possibility of reducing the contrast is shown in FIG. 30. Here, a switchable, electrophoretic wavelength filter array 33 is shown, in which light-impermeable filter elements 34 have two operating states corresponding to the operating modes. In the first operating mode for three-dimensional perception, the filter elements appear light-absorbing when viewed from the direction of the viewer, in the second operating mode, however, they reflect light, for example, originating from the second illumination source 4, also seen from the direction of the viewer. These two modes of operation can be realized by taking advantage of the principle of electrophoresis in the construction of the filter elements 34, ie the migration of colloidal charged particles in the direct electric field, which has been known for a long time, but has hitherto only been used for printing on paper. 30, the three filter elements 34 on the left side are shown in the first operating mode, the three filter elements 34 on the right side are shown in the second operating mode. In an optically transparent liquid, a filter element 34 contains two types of particles of different polarity, for example black, positively charged particles 35, and white, then negatively charged particles 36. The particles must be selected so that, in their entirety, they have a sufficient optical density (absorption capacity ) in the case of black particles, or a high diffuse reflectance, ie degree of scatter, in the case of white particles. They must also keep their electrical charge permanently, but they do not all have to be of the same type, as is shown here for the sake of clarity. The filter elements 34 are shown in cuboid form in FIG. 30, they but can have the shape of another polygon, hemispherical or spherical shape.
Legt man an transparente Elektroden auf der betrachterabgewandten Seite der Filterele- mente 34 eine negative Spannung und an die auf der betrachterzugewandten Seite eine positive Spannung an, so sind die lichtundurchlässigen Filterelemente 34 für die erste Betriebsart geschaltet. Kehrt man die Spannung um, so sind sie für die zweite Betriebsart geschaltet. Die Partikel 35, 36 wandern entsprechend ihres Ladungszustandes zu den Elektroden. Die Umschaltzeiten zwischen erster und zweiter Betriebsart lassen sich sehr kurz und kleiner als die Bildwechselzeiten in modernen LCD-Bildschirmen, die gegenwärtig bei etwa 16 ms liegen, wählen.If a negative voltage is applied to transparent electrodes on the side of the filter elements 34 facing away from the viewer and a positive voltage is applied to the side facing the viewer, the opaque filter elements 34 are switched for the first operating mode. If you reverse the voltage, they are switched for the second operating mode. The particles 35, 36 migrate to the electrodes in accordance with their state of charge. The switchover times between the first and second operating modes can be selected to be very short and shorter than the picture change times in modern LCD screens, which are currently around 16 ms.
Drei Lichtstrahlen 37, 38, 39 symbolisieren die optischen Verhältnisse. Lichtstrahl 38 geht in beiden Betriebsarten ungehindert durch die lichtdurchlässigen Filterelemente hindurch. Lichtstrahl 37 wird in der ersten Betriebsart (3D) absorbiert, es tritt keine direkte Kontrastreduzierung auf. In der zweiten Betriebsart hingegen durchdringt der Lichtstrahl 37 die diffus streuende Schicht und wird durch Mehrfachstreuung in zahlreiche Lichtstrahlen aufgeteilt, die zur Erhöhung der Bildhelligkeit im 2D-Modus beitragen. Auch für den Lichtstrahl 39 ergeben sich unterschiedliche Verhältnisse. In der zweiten Betriebsart wird er absorbiert, in der ersten Betriebsart wird er an der diffus streuenden Schicht in mehrere Lichtstrahlen aufgespaltet, welche das Filterelement 34 dann in verschiedenen Richtungen verlassen und zur Erhöhung der Helligkeit des 3D-Bildes beitragen. Eine Möglichkeit, auf die zweite Beleuchtungsquelle 4 ganz zu verzichten, ist in Fig. 31 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein vollständig abschaltbares Wellenlangenfilterarray 40 vorgesehen, das hier auf einem transparenten Filtersubstrat 41 aufgebracht ist. Das Wellenlangenfilterarray 40 funktioniert ebenfalls unter Ausnutzung der Elektrophorese. Im Innern befinden sich in einer transparenten Flüssigkeitsschicht schwarze Partikel 35, die im Beispiel negativ geladen sind, genauso gut aber auch positiv geladen sein können. In der dargestellten ersten Betriebsart sind die Partikel 35 in der Nähe einer positiven Elektrode 42 fixiert, die sich hier an der dem Betrachter zugewandten Seite befindet, aber ebenso auf der anderen Seite liegen kann. Die negative Elektrode ist nicht gezeigt. Rechts und links steht das Filterarray 40 etwas über die restlichen Bauteile über, in diesen Abschnitten befinden sich die sogenannten Sammelbereiche, in de- nen sich die schwarzen Partikel in der zweiten Betriebsart, dem 2D-Modus sammeln, denn in dieser Betriebsart ist das Filterarray vollkommen transparent.Three light beams 37, 38, 39 symbolize the optical conditions. Light beam 38 passes freely through the translucent filter elements in both operating modes. Light beam 37 is absorbed in the first operating mode (3D), there is no direct reduction in contrast. In the second operating mode, however, the light beam 37 penetrates the diffusely scattering layer and is divided into numerous light beams by multiple scattering, which contribute to increasing the image brightness in the 2D mode. Different conditions also result for the light beam 39. In the second operating mode, it is absorbed, in the first operating mode it is split into several light beams at the diffusely scattering layer, which then leave the filter element 34 in different directions and contribute to increasing the brightness of the 3D image. One possibility of completely dispensing with the second illumination source 4 is shown in FIG. 31. In this exemplary embodiment, a completely switchable wavelength filter array 40 is provided, which is applied here on a transparent filter substrate 41. The wavelength filter array 40 also functions using electrophoresis. Inside there are black particles 35 in a transparent liquid layer, which are negatively charged in the example, but can equally well be positively charged. In the first operating mode shown, the particles 35 are fixed in the vicinity of a positive electrode 42, which is located here on the side facing the viewer, but can also be on the other side. The negative electrode is not shown. On the right and left, the filter array 40 protrudes somewhat beyond the remaining components. These sections contain the so-called collection areas, in which the black particles collect in the second mode of operation, the 2D mode, because in this mode of operation the filter array is perfect transparent.
Um das Wellenlangenfilterarray von der ersten in die zweite Betriebsart zu schalten, können zunächst diejenigen Elektroden 42, die der Mitte am nächsten liegen, abgeschaltet werden. Gleichzeitig wird in den nach außen hin zu diesen benachbarten Elektroden 42 die Spannung erhöht, und zwar um den Betrag, der etwa der Spannung an der jetzt ausgeschalteten Elektrode 42 im angeschalteten Zustand entspricht, also mindestens etwa die Anzahl der Ladungen der ursprünglich an der ausgeschalteten Elektrode 42 fixierten Ladungen. Die schwarzen Partikel 35 wandern dann zu dieser Elektrode 42, an der die Spannung erhöht wurde. Dieser Prozeß wird dann fortgesetzt, bis sich alle Partikel bei den den Sammelbereichen nächstliegenden Elektroden 42 befinden. Dann erst wird eine positive Spannung an die Sammelbereiche gelegt, gleichzeitig wird die Spannung an den Elektroden 42, wo sich nun die schwarzen Partikel 35 befinden, auf Null gesetzt, so daß alle Partikel 35 in die Sammelbereiche wandern, wo sie elektrostatisch fixiert werden. Das Umschalten von der zweiten in die erste Betriebsart erfolgt analog. Unter Umständen kann es erforderlich sein, auch Wechselfelder zu verwenden, um die Polarität der Elektroden kurzzeitig zu ändern.In order to switch the wavelength filter array from the first to the second operating mode, those electrodes 42 which are closest to the center can first be switched off become. At the same time, the voltage in the electrodes 42 which are adjacent to the outside is increased by the amount which corresponds approximately to the voltage at the electrode 42 which is now switched off in the switched-on state, that is to say at least approximately the number of charges of the electrode which was originally switched off 42 fixed loads. The black particles 35 then migrate to this electrode 42, at which the voltage has been increased. This process then continues until all particles are at the electrodes 42 closest to the collection areas. Only then is a positive voltage applied to the collecting areas, at the same time the voltage at the electrodes 42, where the black particles 35 are now located, is set to zero, so that all of the particles 35 migrate into the collecting areas, where they are electrostatically fixed. Switching from the second to the first operating mode is carried out analogously. It may be necessary to use alternating fields in order to change the polarity of the electrodes for a short time.
Da auf die einem Wellenlangenfilterarray vom Betrachter aus gesehen vorgeordnete zweite Beleuchtungsquelle 4 bzw. den Lichtleiter ganz verzichtet werden kann, findet keine Kontrastreduzierung statt, die Bildqualität in beiden Betriebsarten ist hoch.Since there is no need for the second illumination source 4 or the light guide arranged upstream of a wavelength filter array as seen by the viewer, there is no reduction in contrast, and the image quality is high in both operating modes.
Statt die elektrophoretische Wanderung geladener Partikel auszunutzen, läßt sich für ein solches Wellenlangenfilterarray auch ein anderer Effekt nutzbar machen, der zu sogenannten suspended particle devices führt. Hier werden Licht absorbierende, kolloidale Partikel mit im elektrischen Feld induzierten Dipolmoment verwendet. Bei abgeschaltetem Feld sind die Dipolmomente dieser Partikel alle zufällig orientiert und eine Ansammlung solcher Partikel ist undurchsichtig. Beim Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes richten sich die Dipolmomente aus, die Partikelansammlung wird transparent. Auf diese Weise kann auf die oben genannten Sammelbehälter verzichtet werden.Instead of taking advantage of the electrophoretic migration of charged particles, another effect that leads to so-called suspended particle devices can also be used for such a wavelength filter array. Here light-absorbing, colloidal particles with dipole moment induced in the electric field are used. When the field is switched off, the dipole moments of these particles are all randomly oriented and an accumulation of such particles is opaque. When an alternating electric field is applied, the dipole moments align and the particle accumulation becomes transparent. In this way, the above-mentioned collection containers can be dispensed with.
Das Prinzip der Elektrophorese läßt sich auch anwenden, um die Kontrasterhöhung durch die eingeschaltete 3D-Beleuchtung im Falle der 2D-Darstellung zu verringern. Ein solches Ausführungsbeispiel ist in Fig. 32 gezeigt. Zwischen Wellenlangenfilterarray 3 und zweiter Beleuchtungsquelle 4 ist hier eine als elektrophoretisches Bauteil ausgestaltete optisch streuende, das Licht bevorzugt weiß-diffus reflektierende bzw. remittierende Folie 43 vorgesehen, deren streuende Wirkung auf der Ansammlung weißer Partikel 36 beruht, die in der zweiten Betriebsart möglichst flächendeckend über die Folie verteilt sind und so zum einen von der zweiten Beleuchtungsquelle 4 ausgehendes Licht diffus reflektierend streuen und zum anderen von der ersten Beleuchtungsquelle 2 ausgehendes Licht diffus streuen. Um in die erste Betriebsart zu schalten wird äquivalent wie zuvor schon in der Beschreibung zu Fig. 31 beschrieben vorgegangen. ln einer vereinfachten Ausführung kann die Folie auch mechanisch, d.h. von Hand oder motorisch in die Vorrichtung eingebracht werden, um in die zweite Betriebsart zu schalten, bzw. aus ihr entfernt werden, um in die erste Betriebsart zu schalten. Ein solches Beispiel ist in Fig. 33 gezeigt. Rechts und links der Anordnung befindet sich ein Auf- und Abrollmechanismus 45, der entweder von Hand oder motorisch bedient werden kann, auch eine Ansteuerung mittels eines Programms ist möglich. Eine optisch streuende Folie 44 kann dann im 3D-Modus beispielsweise in Gestalt einer Rolle oben oder an der Seite des Bildschirms aufgerollt sein, von wo sie im 2D-Modus durch einen schmalen, licht- und staubdichten Spalt entlang seitlicher Führungen zwischen das Wellenlangenfilterarray 3 und die zweite Beleuchtungsquelle 4 abgerollt wird.The principle of electrophoresis can also be used to reduce the contrast increase due to the switched on 3D lighting in the case of 2D display. Such an embodiment is shown in FIG. 32. Provided between the wavelength filter array 3 and the second illumination source 4 is an optically scattering film 43, designed as an electrophoretic component, preferably reflecting or remitting the light in a white diffuse manner, the scattering effect of which is based on the accumulation of white particles 36, which in the second mode of operation covers as much as possible the film is distributed and, on the one hand, scatter light emanating from the second illumination source 4 in a diffusely reflective manner and, on the other hand, scatter light diffusely from the first illumination source 2. In order to switch to the first operating mode, the procedure is equivalent to that described above in the description of FIG. 31. In a simplified embodiment, the film can also be introduced mechanically, ie by hand or by motor, into the device in order to switch to the second operating mode or removed from it in order to switch to the first operating mode. Such an example is shown in FIG. 33. To the right and left of the arrangement there is a roll-up and roll-off mechanism 45, which can be operated either by hand or by motor, and control by means of a program is also possible. An optically scattering film 44 can then be rolled up in 3D mode, for example in the form of a roll at the top or on the side of the screen, from where it is in 2D mode through a narrow, light and dustproof gap along lateral guides between the wavelength filter array 3 and the second lighting source 4 is unrolled.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei jeder der bislang beschriebenen Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnungen in der jeweils ersten Betriebsart zur mindestens teilflächigen dreidimensionalen Darstellung jedes Betrachterauge überwiegend, aber nicht ausschließlich eine bestimmte Auswahl aus den dargestellten Bildinformationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes sieht, wodurch beim Betrachter ein räumlicher Eindruck erzeugt wird. Beispiele zur Erzeugung eines räumlichen Eindruckes unter dieser Prämisse sind z.B. beschrieben in der bereits zitierten DE 201 21 31 8 U und in der WO 01 /56265 sowie der WO 03/0241 22 der Anmelderin.Furthermore, it can be advantageous if, in each of the previously described embodiments of the arrangements according to the invention in the first mode of operation for the at least partial three-dimensional representation of each viewer's eye, predominantly, but not exclusively, a specific selection from the displayed image information is seen from several perspective views of the scene or the object , which creates a spatial impression on the viewer. Examples of creating a spatial impression under this premise are e.g. described in the already cited DE 201 21 31 8 U and in WO 01/56265 and WO 03/0241 22 by the applicant.
Selbstredend sollte in der jeweils zweiten Betriebsart lediglich ein zweidimensionales Bild - und nicht ein aus mehreren Ansichten zusammengesetztes Bild - dargestellt werden, was über eine geeignete Ansteuerung der Bildwiedergabeeinrichtung leicht ermöglicht wird.Of course, only a two-dimensional image - and not an image composed of several views - should be displayed in the second operating mode, which is easily made possible by suitable control of the image display device.
In einer äquivalenten Abwandlung der hier beschriebenen Lehre kann ein jeweils vorhandenes Filterarray mitunter durch einen Barriereschirm, einen Linsenschirm oder andere optische Bauteile auch unter Verwendung holographisch-optischer Elemente ersetzt werden.In an equivalent modification of the teaching described here, an existing filter array can sometimes be replaced by a barrier screen, a lens screen or other optical components, also using holographic-optical elements.
Es soll ausdrücklich daraufhingewiesen werden, daß von einem Fachmann die in dieser Anmeldung offenbarten Merkmale auch in weiteren, hier nicht explizit vorgestellten Variationen miteinander kombiniert werden können. Derartige Variationen sind im Schutzumfang dieser Anmeldung inbegriffen. It is expressly pointed out that a person skilled in the art can also combine the features disclosed in this application with one another in further variations which are not explicitly presented here. Such variations are included in the scope of this application.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) aus einer Vielzahl von lichtdurchlässigen, in einem Raster aus Zeilen und/oder Spalten angeordneten Bildelementen, auf denen Bild.informationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes darstellbar sind, - mit einem in Blickrichtung eines Betrachters (7) der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) nachgeordneten, ebenen Wellenlangenfilterarray (3), das aus einer Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Filterelementen besteht, von denen ein Teil in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig ist, und der übrige Teil lichtundurchlässig ist, - mit einer mindestens zwei Betriebsarten umfassenden, ansteuerbaren Beleuchtungseinrichtung, wobei in einer ersten Betriebsart von einer hinter dem Wellenlangenfilterarray (3) angeordneten ersten Beleuchtungsquelle (2) Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente und nachfolgend durch einen zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung hindurch zum Betrachter (7) gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter (7) dreidimensional wahrnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten Betriebsart von einer zweiten Beleuchtungsquelle (4), die minde- stens eine zwischen Wellenlangenfilterarray (3) und Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) angeordnete, zum Wellenlangenfilterarray (3) im wesentlichen parallele Abstrahlebene aufweist, Licht von dieser Abstrahlebene bzw. diesen Abstrahlebenen ausgehend durch die Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ), nicht jedoch durch die Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays (3) hindurch zum Betrachter (7) ge- langt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter (7) mindestens teilweise zweidimensional wahrnehmbar ist, wobei Mittel zur gleichmäßigen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart vorgesehen sind.1 . Arrangement for displaying images of a scene or an object, with an image display device (1) comprising a multiplicity of translucent image elements arranged in a grid of rows and / or columns, on which image information can be represented from several perspective views of the scene or the object , - With a plane wavelength filter array (3) arranged downstream in the viewing direction of a viewer (7) of the image display device (1), which consists of a multiplicity of filter elements arranged in rows and / or columns, some of which are translucent in predetermined wavelength ranges, and the remaining part is opaque, - with a controllable lighting device comprising at least two operating modes, in a first operating mode from a first lighting source (2) arranged behind the wavelength filter array (3) light through at least a part of the transparent filter elements and na subsequently reaches the viewer (7) through an assigned part of the picture elements of the picture display device, so that the scene or the object can be perceived three-dimensionally by the viewer (7), characterized in that in a second operating mode from a second lighting source (4), which has at least one radiation level arranged between the wavelength filter array (3) and the image display device (1) and essentially parallel to the wavelength filter array (3), light emanating from this radiation level or these radiation levels through the picture elements of the image display device (1), but not through the Filter elements of the wavelength filter array (3) pass through to the viewer (7) so that the scene or the object can be perceived at least partially in two dimensions by the viewer (7), means for uniform illumination being provided in the second operating mode.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, - als zweite Beleuchtungsquelle (4) eine als plattenförmiger Lichtleiter (1 9) ausgebildete Planbeleuchtungsquelle vorgesehen ist, wobei der Lichtleiter (1 9) mit zwei einander gegenüberliegenden Großflächen (1 2) und umlaufenden Schmalflächen ausgebildet ist und die der Bildwiedergabeeinrich- tung (1 ) abgewandte oder zugewandte Großfläche (1 2) der Abstrahlebene entspricht bzw. beide Großflächen (1 2) den Abstrahlebenen entsprechen, und der Lichtleiter (1 9) von einer oder mehreren seitlich angeordneten Lichtquellen (5) gespeist wird, - wobei das Licht über eine oder mehrere der Schmalflächen in den Lichtleiter (1 9) eingekoppelt wird, dort teilweise durch Totalreflexion an den Großflächen (1 2) hin- und herreflektiert wird und teilweise in der der Abstrahlebene entsprechenden Großfläche (1 2) bzw. den den Abstrahlebenen entsprechenden Großflächen (1 2) ausgekoppelt wird.2. Arrangement according to claim 1, characterized in - as a second lighting source (4) as a plate-shaped light guide (1 9) plan lighting source is provided, the light guide (1 9) with two opposite large surfaces (1 2) and circumferential narrow surfaces and that of the image display device device (1) facing or facing large area (1 2) corresponds to the radiation level or both large areas (1 2) correspond to the radiation levels, and the light guide (1 9) is fed by one or more laterally arranged light sources (5), - which Light is coupled into the light guide (1 9) via one or more of the narrow surfaces, is reflected back and forth there partly by total reflection on the large surfaces (1 2) and partly in the large surface (1 2) corresponding to the radiation level or in the radiation planes corresponding large areas (1 2) is coupled out.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Betriebsart zusätzlich zur zweiten Beleuchtungsquelle (4) auch die erste Beleuchtungsquelle (2) eingeschaltet ist, als Abstrahlebene nur die der Bildwiedergabeeinrichtung abgewandte Großfläche (1 2) vorgesehen ist, und zur gleichmäßigen Be- leuchtung nur solche Bereiche in der Abstrahlebene zur Lichtabstrahlung vorgesehen sind, die bei Projektion entlang der Ebenennormalen auf das Wellenlangenfilterarray (3) im wesentlichen deckungsgleich mit den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen sind.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the second mode of operation in addition to the second illumination source (4) and the first illumination source (2) is switched on, only the large surface facing away from the image display device (1 2) is provided as the radiation plane, and for uniform illumination, only those areas are provided in the radiation plane for light radiation which, when projected along the plane normal onto the wavelength filter array (3), are essentially congruent with the areas occupied by opaque filter elements.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlangenfilterarray (3) auf die der Abstrahlebene entsprechende Großfläche (1 2) aufgebracht ist.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that the wavelength filter array (3) on the corresponding to the radiation plane large area (1 2) is applied.
5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Abstrahlebene entsprechende Großfläche (1 2) in den zur Abstrahlung vorgesehenen Berei- chen mit einer die Totalreflexion störende Struktur, bevorzugt aus Partikeln, versehen ist.5. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the large area corresponding to the radiation level (1 2) in the areas provided for radiation is provided with a structure which interferes with total reflection, preferably made of particles.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Störvermögen der Partikel über die Ausdehnung der Abstrahlebene hinweg zwischen zwei Grenzwerten inhomogen ist, wobei die Grenzwerte von der Partikeldichte in der Beschichtung abhängig sind.6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the interference of the particles over the extent of the radiation level between two limit values is inhomogeneous, the limit values being dependent on the particle density in the coating.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Störvermögen der Partikel in jedem der beschichteten Bereiche für sich genommen im wesentlichen konstant ist.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the interference capacity of the particles in each of the coated areas is essentially constant.
8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich parallel gegenüberliegende Schmalflächen zur Lichteinkopplung vorgesehen sind, und das Störvermögen der beschichteten Bereiche mit wachsenden Abständen x] f x2 in paral- lel zu den Schmalflächen ausgerichteten, streifenförmigen Flächenabschnitten progressiv bis zu einem gemeinsamen Maximum zunehmend ausgebildet ist.8. Arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that two parallel opposing narrow surfaces are provided for light coupling, and the interference of the coated areas with increasing distances x ] f x 2 in parallel lel aligned to the narrow surfaces, strip-shaped surface sections progressively to a common maximum is increasingly formed.
9. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Störvermögen der Partikel sowohl in jedem der Bereiche als auch über die Ausdehnung der9. The arrangement according to claim 5, characterized in that the interference of the particles both in each of the areas and over the extent of
Abstrahlebene hinweg im wesentlichen homogen ist.Radiation level is essentially homogeneous.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander in vertikaler Richtung gegenüberliegende Schmalflächen zur Lichteinkopplung vorgesehen sind, und in ausgewählten Bereichen des Wellenlängenfilterarrays (3), die jeweils eine oder mehrere Zeilen oder/und Spalten umfassen, einander nicht überlappen und in ihrer Gesamtheit das Wellenlangenfilterarray (3) vollständig bedecken, das Verhältnis der Flächeninhalte der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurch- lässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen jeweils in Abhängigkeit von der maximal erzielbaren Leuchtdichte in denjenigen Flächenabschnitten in der Abstrahlebene der Planbeleuchtungsquelle vorgegeben ist, die bei Projektion entlang der Flächennormalen jeweils einem so ausgewählten Bereich des Wellenlängenfilterarrays entsprechen.10. The arrangement according to claim 9, characterized in that two narrow surfaces opposite each other in the vertical direction are provided for light coupling, and in selected areas of the wavelength filter array (3), each comprising one or more rows and / or columns, do not overlap and in In their entirety, completely cover the wavelength filter array (3), the ratio of the area contents of the area areas occupied by filter elements that are translucent in predetermined wavelength areas to the area areas occupied by opaque filter elements is predetermined in each case as a function of the maximum achievable luminance in those area sections in the radiation level of the plan illumination source which correspond to a region of the wavelength filter array selected in this way when projected along the surface normal.
1 1 . Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf die die Totalreflexion störende Beschichtung eine weitere, das Licht im wesentlichen absorbierende Deckschicht aufgebracht ist.1 1. Arrangement according to one of Claims 5 to 10, characterized in that a further cover layer which essentially absorbs the light is applied to the coating which disturbs the total reflection.
1 2. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung mit einer Steuerung für die erste Beleuchtungsquelle (2) zur Erzeugung eines Leuchtdichtegradienten bezüglich der Ebene des Wellenlängenfilterarrays (3) versehen ist.1 2. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting device is provided with a controller for the first lighting source (2) for generating a luminance gradient with respect to the plane of the wavelength filter array (3).
1 3. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beleuchtungseinrichtung als erste Beleuchtungsquelle (2) eine Entladungslampe mit einem planen, zum Wellenlangenfilterarray (3) parallelen Abschlußglas auf der dem Wellenlangenfilterarray (3) zugewandten Seite vorgesehen ist, und auf der Innenseite des Abschlußglases eine Beschichtung mit Leuchtstoff aufgebracht ist.1 3. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the lighting device as the first lighting source (2), a discharge lamp with a flat, to the wavelength filter array (3) parallel lens on the side facing the wavelength filter array (3) is provided, and on a coating with phosphor is applied to the inside of the cover glass.
14. Anordnung nach Anspruch 1 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mit Leuchtstoff nur in Bereichen, die bei Projektion entlang der Ebenennormalen auf das Wellenlangenfilterarray (3) im wesentlichen deckungsgleich mit den von in vorgege- benen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Bereichen sind, aufgebracht ist.14. Arrangement according to claim 1 3, characterized in that the coating with phosphor only in areas that when projected along the plane normal to the wavelength filter array (3) substantially congruent with those of in ben the wavelength ranges are translucent filter elements occupied areas is applied.
1 5. Anordnung nach Anspruch 1 3 oder 1 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlangenfilterarray (3) auf die Außenseite des Abschlußglases aufgebracht ist.1 5. Arrangement according to claim 1 3 or 1 4, characterized in that the wavelength filter array (3) is applied to the outside of the cover glass.
16. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels optischer Elemente in der zweiten Betriebsart ein Teil des Lichtes der ersten Beleuchtungsquelle (2) ausgekoppelt und in die zweite Beleuchtungsquelle (4) wie- der eingekoppelt wird, wobei dieser Teil durch das Verhältnis der von in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereiche zu den von lichtundurchlässigen Filterelementen belegten Flächenbereichen im Wellenlangenfilterarray festgelegt ist.16. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that by means of optical elements in the second mode of operation, a part of the light of the first illumination source (2) is coupled out and in the second illumination source (4) is coupled in again, this part by the The ratio of the surface areas occupied by light-transmitting filter elements in predetermined wavelength ranges to the surface areas occupied by light-impermeable filter elements is defined in the wavelength filter array.
1 7. Anordnung nach Anspruch 1 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aus- und Einkopp- lung Lichtleiter und/oder spiegelnde Elemente vorgesehen sind.1 7. Arrangement according to claim 1 6, characterized in that light guides and / or reflective elements are provided for coupling and uncoupling.
1 8. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen erster und zweiter Beleuchtungsquelle (2, 4) ein optisch wirksames Materi- al, bevorzugt eine Filterplatte oder eine dünne Folie mit prismatisch wirkender Mi- krostruktur, angeordnet ist, wodurch Licht der ersten Beleuchtungsquelle (2) mit Einfallswinkeln größer als der Winkel der Totalreflexion der zweiten Beleuchtungsquelle (4) im wesentlichen nicht in die zweite Beleuchtungsquelle (4) gelangt.1 8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that between the first and second lighting source (2, 4) an optically active material, preferably a filter plate or a thin film with a prismatic microstructure, is arranged, whereby light of the first illumination source (2) with angles of incidence greater than the angle of total reflection of the second illumination source (4) essentially does not reach the second illumination source (4).
1 9. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Beleuchtungsquelle (4) eine Vielzahl von einzeln ansteuerbaren, in Richtung der Bildwiedergabeeinrichtung Licht abstrahlenden Lichtquellen vorgesehen sind, die zugleich als lichtundurchlässige Filterelemente im Wellenlangenfilterarray (3) ausgebildet sind.1 9. Arrangement according to claim 1, characterized in that a plurality of individually controllable, in the direction of the image display device light emitting light sources are provided as the second illumination source (4), which are also formed as opaque filter elements in the wavelength filter array (3).
20. Anordnung nach Anspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquellen lichtemittierende, im wesentlichen ebene Polymerschichten vorgesehen sind.20. The arrangement according to claim 1 9, characterized in that light-emitting, substantially planar polymer layers are provided as light sources.
21 . Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) aus einer Vielzahl von transluzenten Bild- elementen, auf denen Bildinformationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes darstellbar sind, mit einem in Blickrichtung eines Betrachters der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) nachgeordneten Array, welches eine Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten ange- ordneten, einzeln ansteuerbaren und in vorgegebenen Wellenlängenbereichen zur Lichtabstrahlung vorgesehenen Beleuchtungsquellen enthält, wobei in einer ersten Betriebsart nur von solchen Beleuchtungsquellen Licht emittiert wird, von denen Licht durch einen einer Beleuchtungsquelle jeweils zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) hindurch zum Betrachter gelangt, so daß die Bildwiedergabe dreidimensional erfolgt, und in einer zweiten Betriebsart zusätzlich mindestens von einem weiteren Teil der Beleuchtungsquellen Licht emittiert wird, von dem Licht ohne besondere Zuordnung durch Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) hindurch zum Betrachter ge- langt, so daß das Bild mindestens teilweise zweidimensional wiedergegeben wird.21st Arrangement for displaying images of a scene or an object, with an image display device (1) comprising a plurality of translucent image elements, on which image information can be displayed from several perspective views of the scene or the object, with a view of the viewer of the image display device (1 ) subordinate array, which contains a large number of rows and / or columns arranged, individually controllable and provided in predetermined wavelength ranges for light emission, in which, in a first operating mode, light is emitted only from those illumination sources from which light reaches the viewer through a part of the picture elements of the image display device (1) respectively assigned to an illumination source, so that the image is reproduced three-dimensionally, and in a second operating mode light is additionally emitted from at least a further part of the illumination sources, from which light reaches the viewer without special assignment through image elements of the image reproduction device (1), so that the image is at least partially two-dimensional is played.
22. Anordnung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß als Beleuchtungsquellen im wesentlichen ebene, lichtemittierende Polymerschichten vorgesehen sind.22. The arrangement according to claim 21, characterized in that substantially flat, light-emitting polymer layers are provided as the illumination sources.
23. Anordnung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, daß als Beleuchtungsquellen ein Liquid-Crystal-Display vorgesehen ist.23. The arrangement according to claim 21, characterized in that a liquid crystal display is provided as the illumination sources.
24. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur gleichmäßigen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart an mindestens einer der Großflächen (1 2) eine zu- und abschaltbare Lichtauskoppelstruktur (1 3) angebracht ist.24. The arrangement according to claim 2, characterized in that as a means for uniform illumination in the second operating mode on at least one of the large areas (1 2) a light coupling structure (1 3) can be switched on and off.
25. Anordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die zu- und abschaltbare Lichtauskoppelstruktur (1 3) eine schaltbare Streuschicht ist.25. The arrangement according to claim 24, characterized in that the light coupling structure (1 3) which can be switched on and off is a switchable scattering layer.
26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Streuschicht in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart streuend geschaltet ist.26. The arrangement according to claim 25, characterized in that the switchable scattering layer is transparent in the first operating mode and is scattering in the second operating mode.
27. Anordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Be- triebsart nur Teilflächen (20) der schaltbaren Streuschicht streuend geschaltet sind.27. The arrangement according to claim 26, characterized in that in the second operating mode, only partial areas (20) of the switchable scattering layer are switched to scatter.
28. Anordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen (20) streifenförmig sind.28. The arrangement according to claim 27, characterized in that the partial surfaces (20) are strip-shaped.
29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen Teilflächen (20) verschiedene Breiten aufweisen.29. The arrangement according to claim 28, characterized in that the strip-shaped partial surfaces (20) have different widths.
30. Anordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei nächstbenachbarte streuend geschaltete Teilflächen (20) durch permanent transparente strei- fenförmige Teilflächen (21 ) voneinander getrennt sind, so daß der Lichtauskopplungsgrad aus dem Lichtleiter (1 9) pro Flächeneinheit an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters (1 9) unterschiedlich groß ist.30. The arrangement according to claim 29, characterized in that two adjacent neighboring scattered partial areas (20) by permanently transparent stripes fen-shaped sub-areas (21) are separated from each other, so that the degree of light decoupling from the light guide (1 9) per unit area is different at different locations on the light guide (1 9).
31 . Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Streuschicht in der zweiten Betriebsart an unterschiedlichen Stellen unterschiedlich stark streuend geschaltet ist, so daß der Lichtauskopplungsgrad aus . dem Lichtleiter (1 9) an unterschiedlichen Stellen des Lichtleiters (1 9) unterschiedlich groß ist.31 Arrangement according to one of Claims 24 to 30, characterized in that the switchable scattering layer in the second operating mode is switched to have different degrees of scattering at different points, so that the degree of light decoupling is reduced. the light guide (1 9) is different in size at different points on the light guide (1 9).
32. Anordnung nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung unterschiedlich stark streuender Stellen an verschiedenen Orten der schaltbaren Streuschicht paarweise verschiedene Steuersignale angelegt sind.32. Arrangement according to claim 31, characterized in that different control signals are applied in pairs at different locations of the switchable scattering layer in order to achieve scattering points.
33. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen Filterelemente des Wellenlängenfilterarrays (3) auf der dem Betrachter zugewandten Seite diffus streuend sind.33. Arrangement according to one of claims 24 to 32, characterized in that the opaque filter elements of the wavelength filter array (3) on the side facing the viewer are diffusely scattering.
34. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtleiter (1 9) plane und/oder strukturierte Oberflächen auf den Großflächen (1 2) aufweist.34. Arrangement according to one of claims 24 to 33, characterized in that the light guide (1 9) has flat and / or structured surfaces on the large areas (1 2).
35. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltbare Streuschicht eine Flüssigkristall-Streuschicht - beispielsweise eine solche mit Cholesteric-Nematic-Übergang - ist, die bei einer geeigneten angelegten elektrischen Spannung transparent und bei fehlender Spannung lichtstreuend wirkt.35. Arrangement according to one of claims 24 to 34, characterized in that the switchable scattering layer is a liquid crystal scattering layer - for example, one with a cholesteric-nematic transition - which is transparent with a suitable applied electrical voltage and light-scattering when there is no voltage.
36. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur gleichmäßigen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart zwischen dem Lichtleiter (1 9) und der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) eine schaltbare Streuscheibe (22) angeordnet ist, die in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart mindestens teilflächig streuend geschaltet wird, so daß der Helligkeitskontrast des in der zweiten Betriebsart durch die schaltbare Streuscheibe (22) hindurchdringenden Lichtes vermindert wird.36. Arrangement according to claim 2, characterized in that a switchable lens (22) is arranged as means for uniform illumination in the second operating mode between the light guide (1 9) and the image display device (1), which is transparent and in in the first operating mode the second mode of operation is switched to scatter at least over part of the surface, so that the brightness contrast of the light penetrating through the switchable lens (22) in the second mode of operation is reduced.
37. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Betriebsart zusätzlich zur zweiten Beleuchtungsquelle (4> auch die erste Beleuchtungsquelle (2) eingeschaltet ist. 37. Arrangement according to one of claims 24 to 36, characterized in that in the second operating mode in addition to the second lighting source (4> also the first lighting source (2) is switched on.
38. Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) aus einer Vielzahl von lichtdurchlässigen, in einem Raster aus Zeilen und/oder Spalten angeordneten Bildelementen, auf denen Bildinformationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegen- Standes darstellbar sind, mit mindestens zwei in Blickrichtung eines Betrachters (7) der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) nachgeordneten, ebenen Wellenlängenfilterarrays (23, 24), die jeweils aus einer Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Filterelementen bestehen, von denen ein Teil in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig ist, und der übrige Teil lichtundurchlässig ist, wobei eines der Wellenlängenfilterarrays (23 bzw. 24) gegenüber dem anderen (24 bzw. 23) verschiebbar ist und beide vorzugsweise in engem Kontakt aneinander liegen, mit einer in Blickrichtung hinter den Wellenlängenfilterarrays (23 , 24) befindlichen Beleuchtungsquelle (2), die vorzugsweise eine Planbeleuchtungsquelle ist, - mit einer zwischen der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) und den Wellenlängenfilterarrays (23, 24) in ausreichendem Abstand zu letzteren angeordneten schaltbaren Streuscheibe (22), die in der ersten Betriebsart transparent und in der zweiten Betriebsart mindestens teilflächig streuend geschaltet wird, wobei in einer ersten Betriebsart die Wellenlängenfilterarrays (23, 24) eine solche Relativstellung zueinander einnehmen, daß das von der hinter den Wellenlängenfil- : terarrays (23, 24) angeordneten Beleuchtungsquelle (2) abgestrahlte Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente beider Wellenlängenfilterarrays (23 , 24) und nachfolgend durch einen zugeordneten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) hindurch zum Betrachter (7) gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter (7) dreidimensional wahrnehmbar ist, und wobei in einer zweiten Betriebsart die schaltbare Streuscheibe (22) mindestens teilflächig streuend geschaltet wird und die Wellenlängenfilterarrays (23, 24) eine solche Relativstellung zueinander einnehmen, daß gegenüber der ersten Betriebsart mehr Licht durch die lichtdurchlässigen Filterelemente beider Wellenlängenfilterarrays (23, 24) und nachfolgend durch die in der zweiten Betriebsart streuend geschaltete Streuscheibe (22) sowie die Bildelemente der Bildwiedergabeeiririchtung (1 ) hindurch zum Betrachter (7) gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter (7) zweidimensional wahrnehmbar ist.38. Arrangement for displaying images of a scene or an object, with an image display device (1) made of a plurality of translucent image elements arranged in a grid of rows and / or columns, on which image information from several perspective views of the scene or the object can be represented with at least two planar wavelength filter arrays (23, 24) arranged downstream of the image display device (1) in the direction of view of a viewer (7), each of which consists of a plurality of filter elements arranged in rows and / or columns, some of which are in predetermined ones Wavelength ranges is translucent, and the remaining part is opaque, one of the wavelength filter arrays (23 or 24) being displaceable relative to the other (24 or 23) and both preferably being in close contact with one another, with one behind the wavelength filter arrays (23 , 24) located lighting source le (2), which is preferably a plan lighting source, - with a switchable lens (22) arranged between the image display device (1) and the wavelength filter arrays (23, 24) at a sufficient distance from the latter, which is transparent in the first mode and transparent in the second is operating at least switched part of the surface scattering and taking in a first mode, the wavelength filter array (23, 24) such a relative position to each other, that the from the behind the Wellenlängenfil-: a radiated terarrays (23, 24) arranged illumination source (2) of light by at least Part of the translucent filter elements of both wavelength filter arrays (23, 24) and subsequently through an assigned part of the picture elements of the image display device (1) passes through to the viewer (7), so that the scene or the object can be perceived three-dimensionally by the viewer (7), and the switchable in a second operating mode Scattering disc (22) is switched at least partially scattering and the wavelength filter arrays (23, 24) take such a position relative to one another that more light through the translucent filter elements of both wavelength filter arrays (23, 24) and subsequently through the scattering in the second operating mode compared to the first operating mode switched diffuser (22) and the picture elements of the image reproduction device (1) pass through to the viewer (7) so that the scene or the object can be perceived by the viewer (7) in two dimensions.
39. Anordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Wellenlängenfilterarrays mit einer Anzahl W vorgesehen sind, von denen mindestens W-l Wellenlängenfilterarrays verschiebbar sind. 39. Arrangement according to claim 38, characterized in that more than two wavelength filter arrays are provided with a number W, of which at least Wl wavelength filter arrays are displaceable.
40. Anordnung nach einem der Ansprüche 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays (23, 24) in Zeilenrichtung des Rasters aus Bildelementen der Bildwiedergabeeinrichtung vorgesehen ist.40. Arrangement according to one of claims 38 or 39, characterized in that the displacement of each displaceable wavelength filter array (23, 24) is provided in the line direction of the grid from picture elements of the image reproduction device.
41 . Anordnung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgesehene Verschiebeweg jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays (23 , 24) kleiner als die horizontale Periode der auf dem jeweiligen Wellenlangenfilterarray (23, 24) befindlichen lichtdurchlässigen Filterelemente ist, falls eine solche Periode vorhanden ist.41. Arrangement according to claim 40, characterized in that the intended displacement of each displaceable wavelength filter array (23, 24) is smaller than the horizontal period of the transparent filter elements located on the respective wavelength filter array (23, 24), if such a period is present.
42. Anordnung nach einem der Ansprüche 38 bis 41 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung jedes verschiebbaren Wellenlängenfilterarrays (23, 24) ein elektrome- chanisches Stellglied, beispielsweise eine Piezostelleinrichtung, vorgesehen ist.42. Arrangement according to one of claims 38 to 41, characterized in that an electromechanical actuator, for example a piezo actuator, is provided for displacing each displaceable wavelength filter array (23, 24).
43. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zur gleichmä- ßigen Beleuchtung in der zweiten Betriebsart zwischen Wellenlangenfilterarray (3) und Lichtleiter (1 9) eine optisch streuende Folie (44) vorgesehen ist.43. Arrangement according to claim 2, characterized in that an optically scattering film (44) is provided as a means for uniform illumination in the second operating mode between the wavelength filter array (3) and the light guide (1 9).
44. Anordnung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß zum Umschalten in die erste Betriebsart die Folie (44) zwischen Wellenlängenfilter (3) und Lichtleiter (1 9) entfernt wird, bevorzugt durch einen Auf- und Abrollmechanismus (45).44. Arrangement according to claim 43, characterized in that for switching to the first operating mode, the film (44) between the wavelength filter (3) and light guide (1 9) is removed, preferably by a roll-up and roll-off mechanism (45).
45. Anordnung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie als elektrophoretisches Bauteil (43) ausgestaltet ist, welches in der zweiten Betriebsart optisch streuend und in der ersten Betriebsart lichtdurchlässig ist, wobei die Umschal- tung zwischen zweiter und erster Betriebsart durch Beeinflussung der elektrophore- tischen Eigenschaften erfolgt.45. Arrangement according to claim 43, characterized in that the film is designed as an electrophoretic component (43) which is optically scattering in the second operating mode and translucent in the first operating mode, the changeover between the second and first operating modes being influenced by the electrophoretic properties.
46. Anordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 37 oder 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlangenfilterarray (3) als elektrophoretisches Bauteil ausge- staltet und mit einer Ansteuerung versehen ist, wobei die lichtundurchlässigen Filterelemente aus der Richtung des Betrachters (7) gesehen in der ersten Betriebsart lichtabsorbierend und in der zweiten Betriebsart lichtreflektierend geschaltet sind.46. Arrangement according to one of claims 24 to 37 or 43 to 45, characterized in that the wavelength filter array (3) is designed as an electrophoretic component and is provided with a control, the opaque filter elements being seen from the direction of the viewer (7) are light-absorbing in the first operating mode and light-reflecting in the second operating mode.
47. Anordnung zur Darstellung von Bildern einer Szene oder eines Gegenstandes, - mit einer Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) aus einer Vielzahl von lichtdurchlässigen, in einem Raster aus Zeilen und/oder Spalten angeordneten Bildelementen, auf denen Bildinformationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes darstellbar sind, mit einem in Blickrichtung eines Betrachters (7) der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) nachgeordneten, ebenen, ansteuerbaren Wellenlangenfilterarray (3), das aus einer Vielzahl von in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Filterelementen besteht, von denen ein Teil in vorgegebenen Wellenlängenbereichen lichtdurchlässig ist, - mit einer in Blickrichtung hinter dem Wellenlangenfilterarray (3) angeordneten Beleuchtungsquelle (2), die vorzugsweise eine Planbeleuchtungsquelle ist, wobei in einer ersten Betriebsart der übrige Teil der Filterelemente lichtundurchlässig angesteuert ist und von der Beleuchtungsquelle Licht durch mindestens einen Teil der lichtdurchlässigen Filterelemente und nachfolgend durch einen zugeordne- ten Teil der Bildelemente der Bildwiedergabeeinrichtung (1 ) hindurch zum Betrachter47. Arrangement for displaying images of a scene or an object, - with an image display device (1) made up of a plurality of translucent image elements arranged in a grid of rows and / or columns, on which image information can be displayed from several perspective views of the scene or the object are, with a planar, controllable wavelength filter array (3) arranged downstream of the image display device (1) in the direction of view of a viewer, which consists of a plurality of filter elements arranged in rows and / or columns, some of which are translucent in predetermined wavelength ranges, With an illumination source (2) arranged behind the wavelength filter array (3) in the viewing direction, which is preferably a plane illumination source, the remaining part of the filter elements being controlled opaque in a first operating mode and light from the illumination source through at least a part of the translucent filter elements and subsequently through an assigned part of the picture elements of the picture display device (1) through to the viewer
(7) gelangt, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter (7) dreidimensional wahrnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlangenfilterarray (3) als elektrophoretisches Bauteil (40) ausgestaltet ist und in einer zweiten Betriebsart der übrige Teil der Filterelemente lichtdurchlässig angesteuert ist, so daß die Szene oder der Gegenstand für den Betrachter (7) zweidimensional wahrnehmbar ist.(7) arrives so that the scene or the object can be perceived three-dimensionally by the viewer (7), characterized in that the wavelength filter array (3) is designed as an electrophoretic component (40) and, in a second operating mode, the rest of the filter elements are translucent is controlled so that the scene or the object can be perceived by the viewer (7) in two dimensions.
48. Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der jeweils ersten Betriebsart zur mindestens teilweisen dreidimensionalen Darstellung jedes Betrachterauge überwiegend, aber nicht ausschließlich eine bestimmte Auswahl aus den dargestellten Bildinformationen aus mehreren Perspektivansichten der Szene oder des Gegenstandes sieht, wodurch beim Betrachter ein räumlicher Eindruck erzeugt wird. 48. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the first mode of operation for at least partial three-dimensional representation of each viewer's eye sees predominantly, but not exclusively, a specific selection from the displayed image information from several perspective views of the scene or the object, which means that the viewer a spatial impression is created.
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