DE10003326A1 - Verfahren und Anordnung zur räumlichen Darstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Darstellung, bei dem eine Vielzahl einzelner Bildelemente alpha¶ij¶ in einem Raster aus Zeilen i und Spalten j gleichzeitig sichtbar gemacht wird, wobei die Bildelemente alpha¶ij¶ Teilinformationen aus mehreren Ansichten A¶k¶ (k = 1...n) einer Szene/des Gegenstandes weidergeben und benachbarte Bildelemente alpha¶ij¶ Licht verschiedener Wellenlängen/Wellenlängenbreiche abstrahlen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur Ausführung des Verfahrens. DOLLAR A Bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art werden für das von den Bildelementen alpha¶ij¶ ausgestrahlte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben, die von der Wellenlänge abhängig sind, wobei sich die Ausbreitungsrichtungen innerhalb eines Betrachtungsraumes, in dem sich ein Betrachter aufhält, in einer Vielzahl von Schnittpunkten, die Betrachtungspositionen entsprechen, kreuzen. Von jeder Betrachtungsposition aus nimmt ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A¶k¶ (k = 1...n) wahr.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Sze­ ne/eines Gegenstandes, bei dem eine Vielzahl einzelner Bildelemente α_ij in einem Ra­ ster aus Zeilen i und Spalten j gleichzeitig sichtbar gemacht wird, wobei die Bildele­ mente α_ij Teilinformationen aus mehreren Ansichten A_k (k = 1 . . . n) der Szene/des Gegen­ standes wiedergeben und wobei benachbarte Bildelemente α_ij Licht verschiedener Wel­ lenlängen bzw. Wellenlängenbereiche abstrahlen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Anordnungen zur Ausführung des Verfahrens.

Im Ergebnis der Bemühungen, Gegenstände, Landschaften, Einblicke in das Innere von Körpern und andere Dinge auf der Grundlage von Abbildungen für einen Betrachter räumlich wahrnehmbar darstellen zu können, ist im Verlaufe der Entwicklung eine Vielzahl von autostereoskopischen Verfahren entstanden, die man grob in Linsenra­ sterverfahren, Prismenrasterverfahren und Barriereverfahren unterscheiden kann.

Diesen Verfahren liegt das Prinzip zugrunde, mehrere verschiedene Perspektivansich­ ten zwar gleichzeitig optisch wiederzugeben, durch geeignete Maßnahmen jedoch je­ dem Auge eines Betrachters nur eine oder auch mehrere dieser Perspektivansichten getrennt sichtbar zu machen, wodurch ein parallaktischer Effekt entsteht, der dem Betrachter eine räumliche Wahrnehmung erlaubt.

Bekanntermaßen treten bei diesen Verfahren bzw. bei der Benutzung von Anordnun­ gen, die nach diesen Verfahren arbeiten, als unerwünschte Nebenerscheinung pseudo­ skopische Effekte auf, die zur Folge haben, daß der Betrachter ein bezüglich der räum­ lichen Tiefe umgekehrtes und damit unrealistisches Bild sieht. Auch entstehen in Ab­ hängigkeit von der Ausgestaltung diesbezüglicher Anordnungen mehr oder weniger wahrnehmbar die allgemein als Moiré-Streifen bezeichneten Störungen. Die vorgenannten Erscheinungen lassen sich zwar verringern oder auch ausschließen, was in der Regel jedoch zusätzliche Maßnahmen erfordert, durch welche die Anordnungen ver­ teuert oder hinsichtlich ihrer Benutzbarkeit nachteilig beeinträchtigt werden.

Es ist bekannt, zur optischen Wiedergabe der Perspektivansichten eines Gegenstandes zwecks autostereoskopischer Darstellung elektronisch ansteuerbare Displays zu ver­ wenden, die bei Ansteuerung in der herkömmlichen Weise auch zur zweidimensionalen Darstellung von Ansichten geeignet sind. Diesbezüglich ist es für denkbare Anwen­ dungsfälle wünschenswert, eine Umschaltung von der räumlichen autostereoskopi­ schen in eine zweidimensionale Darstellung (und umgekehrt) derselben Szene bzw. desselben Gegenstandes vornehmen zu können. Nachteiligerweise verändert sich aber bei den bekannten Anordnungen dieser Art mit der Umschaltung die Bildqualität so, daß beispielsweise angezeigter Text in einer Betriebsart gut, in der anderen aber nur noch unzureichend lesbar ist. Dies tritt bei Anordnungen nach dem Barriereverfahren besonders dann auf, wenn die Barriere aus vertikal nebeneinander angeordneten, ab­ wechselnd opaken und transparenten Streifen besteht. Moiré-Effekte treten hier außer­ dem noch auf und sorgen für ein unangenehmes Sehempfinden. Auch Linsenraster verringern durch die permanente optische Abbildung die Lesbarkeit von dargestelltem Text ganz wesentlich.

In EP 0791847 ist eine Anordnung beschrieben, bei der autostereoskopische Darstel­ lungen unter Verwendung eines herkömmlichen RGB-LC-Displays in Verbindung mit schräg gestellten Lentikularen erzeugt werden, wobei vom Prinzip her Moiré-Muster entstehen. Zur Reduzierung des Moiré-Musters wird in dieser Veröffentlichung vorge­ schlagen, die den Subpixeln zugeordneten Farbfilter in einer anderen Konfiguration anzuordnen. Nachteiligerweise ist zur Verwirklichung dieses Vorschlages ein verän­ dernder Eingriff in bewährte Ausführungsformen und Fertigungsabläufe erforderlich, was in Anbetracht der industriellen Groß-Serienfertigung der üblichen RGB-LC-Displays mit zu hohem Aufwand verbunden wäre. Außerdem erstreckt sich die Wirkung der hier vorgeschlagenen Maßnahme nicht auch auf die Beseitigung der Nachteile im Falle von zweidimensionalen Darstellungen, so daß eine gleichbleibend hohe Bildgüte bei Um­ schaltung einer Darstellung von autostereoskopisch auf zweidimensional nicht ge­ währleistet ist. In der vorgenannten Schrift handelt es sich um eine Anordnung, bei der zur Erzeugung der autosteroskopischen Darstellung Linsen verwendet werden.

Auch in WO 97/02709 wird eine Änderung der Flächenstruktur eines Bildanzeigegerä­ tes vorgeschlagen, um eine Verringerung des Moiré-Effektes zu erzielen. Dabei soll die RGB-Pixel-Flächenstruktur so verändert werden, daß sich ein moiré-verminderter auto­ stereoskopischer Effekt ergibt. Dabei wird das Barriereverfahren genutzt, indem trans­ parente Schlitze, die von opaken Flächen umgeben sind, zur Anwendung kommen.

In US 5,936,774 werden als Grundlage der autostereoskopischen Darstellung struktu­ rierte Lichtquellen, die u. a. auch hinsichtlich ihrer spektralen Eigenschaften strukturiert sein können, verwendet. Diese wirken mit linsenartigen optischen Bauelementen zu­ sammen, die für jede Perspektivansicht eine Gruppe von in bestimmten Abständen erzeugten Lichtkonzentrationen auf vorgesehene Regionen von Lichtmodulatoren, zum Beispiel LC-Displays, abbilden. Auch bei diesen Anordnungen treten die bereits be­ schriebenen nachteiligen Effekte auf.

In JP 10333090 wird vorgeschlagen, zur Richtungsselektion des von den Perspektiv­ ansichten ausgehenden Lichtes eine farbige Beleuchtung und Farbfilter zu verwenden. Zusätzlich ist ein optisches Filter vorgesehen, das die Lichtmenge in vorgegebenen Wellenlängenbereichen verringern soll. Bei der hier beschriebenen Verfahrensweise handelt es sich um ein zweikanaliges Verfahren, bei dem lediglich zwei Perspektivan­ sichten zugrunde liegen, von denen jeweils eine einem Auge des Betrachters zur Wahr­ nehmung angeboten wird. Die Breite eines Filterelementes bzw. die Breite eines Be­ leuchtungselementes entspricht der Offenlegung zufolge etwa der doppelten Breite eines Subpixels in einem LC-Display. Daraus folgt zwangsläufig, daß herkömmliche LC- Displays zur Erzeugung der strukturierten Beleuchtung nicht anwendbar sind, da bei diesen Displays eine RGBRGBRGB. . .-Farbstruktur der Subpixel vorgegeben ist. Außer­ dem führen die periodisch angeordneten und streifenförmig ausgebildeten Farbfilter auch hier zwangsläufig wieder zur Entstehung von Moiré-Streifen. Weiterhin nachteilig ist der fest vorgegebene Abstand des Betrachters von der Bildebene, der sich mit den angegebenen Gleichungen bzw. Funktionen ergibt.

Auch in JP 10186272 und JP 8194190 werden zur autostereoskopischen Darstellung Farb-LC-Displays in Verbindung mit farbigen Beleuchtungen bzw. Farbfiltern verwen­ det. Bei den hier vorgeschlagenen Anordnungen können der autostereoskopischen Darstellung mehrere Perspektivansichten zugrunde gelegt werden. Für die Filter sind ausschließlich die Primärfarben rot, grün und blau vorgesehen; die Beleuchtungsquel­ len und die vorgeschalteten Filter sind streng periodisch in der gleichen oder der ent­ gegengesetzten Reihenfolge der Primärfarben auf der zugehörigen Farbmaske struktu­ riert. Dabei sind die Farbfilter streifenförmig ausgebildet, und die Breite der Filterelemente entspricht im wesentlichen dem Produkt aus der Breite eines Subpixels und der Anzahl der dargestellten Ansichten.

Hieraus folgt, daß die Breite eines Filterelementes mindestens doppelt so groß sein muß wie die eines Subpixels im LC-Display. Damit ist (ebenso wie bei der Anordnung nach JP 10333090) aufgrund der vorgegebenen RGBRGBRGB. . .-Subpixelstruktur die Verwendung kommerzieller LC-Displays für eine strukturierte Beleuchtung nicht mög­ lich. Des weiteren werden in starkem Maße Moiré-Streifen erzeugt, wenn beispielsweise acht Perspektivansichten der autostereoskopischen Darstellung einer Szene bzw. eines Gegenstandes zugrunde gelegt werden sollen. Dann nämlich hätte eine streifenförmige RGB-Sequenz eines Filters, unter Annahme einer Ausdehnung von 70 µm, wie derzeit für ein Subpixel üblich, auf dem LC-Display eine Breite von 3 × 8 × 70 µm = 1,68 mm. Bei einer solchen Struktur entstehen Moiré-Streifen, wodurch die Darstellungsqualität gemindert wird.

In JP 8163605 ist wiederum eine Anordnung beschrieben, bei der zwei Perspektivan­ sichten verwendet werden. Dabei sind die Pixel, auf denen die Ansichten dargestellt werden, jeweils eindeutig nur für eines der beiden Augen des Betrachters sichtbar. Zur Richtungsselektion des von den Pixeln ausgehenden Lichtes sind streifenförmige Farb­ filter vor einem Display bzw. vor einem streifenförmigen RGB-Beleuchtungselement angeordnet. Auch hier treten die Nachteile auf, wie sie bereits weiter oben beschrieben sind.

Nach der Beschreibung in JP 8146347 korrespondiert zum Zwecke der Richtungsselek­ tion eine separate Transparent-Opak-Barriere mit einem Farbfilter. Dabei sind die transparenten Bereiche der Barriere bzw. die transluzenten Bereiche des Farbfilters jeweils entweder schlitz- oder kreisförmig ausgebildet. Hier wie auch bei der Anord­ nung nach JP 8146346, die ein Zweikanalverfahren mit streifenförmigen, vertikalen Farbfiltern für die Richtungszuordnung der beiden Perspektivansichten verwendet, treten ebenfalls die beschriebenen Nachteile auf.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit wenigen, bevorzugt handelsüblichen optischen Baugruppen eine autostereoskopi­ sche Darstellung mit verbesserter Wahrnehmbarkeit zu erreichen.

Erfindungsgemäß werden bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art für das von den Bildelementen α_ij ausgestrahlte Licht Ausbreitungsrichtungen vorgegeben, die von der Wellenlänge dieses Lichtes abhängig sind, wobei sich die Ausbreitungsrichtun­ gen innerhalb eines Betrachtungsraumes, in dem sich der/die Betrachter aufhalten, in einer Vielzahl von Schnittpunkten, die jeweils einer Betrachtungsposition entsprechen, kreuzen. Von jeder Betrachtungsposition aus nimmt ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Bildelemente α_ij einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge über­ wiegend Bildelemente α_ij einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) wahr.

Ein Bildelement α_ij sei in diesem Zusammenhang eine selbstleuchtende oder beleuchte­ te Fläche geringer Größe mit einem Flächeninhalt von etwa 10.000 µm² bis zu einigen mm², auf der ein minimaler Ausschnitt einer der Ansichten A_k (k = 1 . . . n), im folgenden als Teilinformation einer solchen Ansicht A_k (k = 1 . . . n) bezeichnet, an der Stelle i,j wie­ dergegeben werden kann. Vorteilhaft kann mit dem Indexpaar i,j auch die Position in der Ansicht A_k bezeichnet sein, von der die Teilinformation stammt, die auf dem Bild­ element α_ij wiedergegeben wird - sofern auch die Ansichten A_k (k = 1 . . . n) in Raster aus Zeilen i und Spalten j gegliedert sind.

Unter einer Auswahl aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) sind die Ansichten A_k zu verstehen, deren Bildelemente α_ij entweder überwiegend für das eine oder für das andere Auge sichtbar sein sollen. Beispielsweise können die Ausbreitungsrichtungen für Licht, das von Bildelementen α_ij kommt, auf denen Teilinformationen der (einer ersten Auswahl entsprechenden) Ansichten A_k (k = 1 . . . 4) dargestellt sind, so vorgegeben werden, daß dieses Licht bzw. diese Teilinformationen überwiegend das linke Auge eines sich im Betrachtungsraum aufhaltenden Betrachters erreichen, während die Ausbreitungsrich­ tungen für das Licht, das von Bildelementen α_ij kommt, auf denen Teilinformationen der übrigen (einer zweiten Auswahl entsprechenden) Ansichten A_k (k = 5 . . . n) dargestellt sind, so vorgegeben werden, daß dieses Licht bzw. diese Teilinformationen überwie­ gend in das rechte Auge desselben Betrachters gelangen. In diesem Falle umfaßt dem­ nach die erste, für das linke Auge vorgesehene Auswahl die Ansichten A₁, A₂, A₃ und A₄. Die zweite, für das linke Auge vorgesehene Auswahl würde hierbei die Ansichten A₅, A_{6 .} . . A_n umfassen.

Dabei seien ausdrücklich auch die Fälle in das erfindungsgemäße Verfahren einge­ schlossen, in denen das von einem Bildelement α_ij kommende Licht nicht vollständig, sondern nur zum Teil in das betreffende Auge des Betrachters gelangt, was beispiel­ haft bei partieller Abdeckung eines Bildelement α_ij, etwa durch Anordnungsteile, denk­ bar ist.

Die Bedingung, daß ein Auge "überwiegend" Bildelemente a_ij bzw. auf diesen Bildele­ menten a_ij wiedergegebene Teilinformationen wahrnimmt, ist auch dann erfüllt, wenn dieses Auge beispielsweise 80% der Bildelemente a_ij sieht, die Teilinformationen der Ansicht A₁ wiedergeben, während das andere Auge zwar ebenfalls solche Bildelemente a_ij, die Teilinformationen der Ansicht A₁ wiedergeben, sehen kann, jedoch weniger als 80%.

Bevorzugt werden die Ausbreitungsrichtungen durch eine Vielzahl von Wellenlängenfil­ tern β_pq vorgegeben, wobei jeweils ein Bildelement α_ij mit mehreren zugeordneten Wel­ lenlängenfiltern β_pq oder ein Wellenlängenfilter β_pq mit mehreren zugeordneten Bildele­ menten α_ij derart korrespondiert, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen der Flä­ chenmitte des sichtbaren Abschnittes eines Bildelementes α_ij und der Flächenmitte des sichtbaren Abschnittes eines Wellenlängenfilters β_pq einer Ausbreitungsrichtung ent­ spricht.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die Wellenlängenfilter β_pq in Arrays mit Zeilen p und Spal­ ten q angeordnet und eines oder mehrere solcher Arrays dem Raster mit den Bildele­ menten α_ij, bezogen auf die Blickrichtung eines Betrachters, in einem festen Abstand z vor- und/oder nachgeordnet sind.

Zwecks Vorgabe der Ausbreitungsrichtungen werden den Bildelementen α_ij, die zuge­ ordnete Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) wiedergeben, genau definierte Positionen i,j auf dem Raster zugewiesen. Den Wellenlängenfiltern β_pq, die mit diesen Bildelementen α_ij korrespondieren sollen, werden definierte Positionen p,q auf dem Array zugewiesen. Die Ausbreitungsrichtungen ergeben sich dann aus den Positionen der Bildelemente α_ij auf dem Raster und den Positionen der korrespondierenden Wel­ lenlängenfilter β_pq auf dem Array in Verbindung mit dem Abstand z zwischen Raster und Array.

Die Zuordnung von Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) zu Bildelementen α_ij wie auch die Positionierung dieser Bildelemente α_ij auf dem Raster kann erfindungsge­ mäß nach folgender Funktion vorgenommen werden

Hierin sind bezeichnet mit

• - i der Index eines Bildelementes α_ij in einer Zeile des Rasters,
• - j der Index eines Bildelementes α_ij in einer Spalte des Rasters,
• - k die fortlaufende Nummer der Ansicht A_k (k = 1 . . . n), aus der die Teilinformation stammt, die auf einem bestimmten Bildelement α_ij wiedergegeben werden soll,
• - n die Gesamtzahl der jeweils verwendeten Ansichten A_k (k = 1 . . . n),
• - c_ij eine wählbare Koeffizientenmatrix zur Kombination bzw. Mischung der ver­ schiedenen von den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) stammenden Teilinformation auf dem Raster und
• - IntegerPart eine Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

Mit anderen Worten: Die Indizes ij bezeichnen die Positionen von Bildelementen α_ij, für die anzugeben ist, aus welcher der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) die darzustellende Teilinfor­ mation bezogen werden soll. Dabei steht i für den horizontalen Index (mit Werten von 1 bis zur horizontalen Bildelementauflösung, das ist im Falle der Darstellung der Tei­ linformationen auf RGB-Subpixeln der dreifache Wert der Pixelauflösung) und j für den vertikalen Index (mit Werten von 1 bis zum Wert der vertikalen Bildelementauflösung).

Soll für eine beliebige, aber feste Anzahl n von Ansichten A_k (k = 1 . . . n), die alle die glei­ che Bildauflösung bzw. das gleiche Format besitzen, das auf dem Raster darzustellen­ de, aus Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) zu kombinierende Gesamtbild er­ mittelt werden, so ist für die Kombinationsvorschrift noch folgendes zu berücksichti­ gen:

Die Koeffizientenmatrix c_ij kann als Einträge Werte besitzen, die reellen Zahlen entspre­ chen. Dabei sind für i und j natürliche Zahlen größer "Null" im oben genannten Werte­ bereich möglich.

Das auf dem Raster dargestellte, aus den verschiedenen Teilinformationen der Ansich­ ten A_k (k = 1 . . . n) kombinierte Gesamtbild wird bei Vorgabe dieser Parameter entspre­ chend der oben angegebenen Funktion erzeugt, indem alle möglichen Indexpaare i, j durchlaufen werden.

Als weitere Voraussetzung für die Erzeugung einer räumlichen Darstellung wird erfin­ dungsgemäß bestimmt, in welcher Struktur die Wellenlängenfilter β_pq, die im Zusam­ menwirken mit den Bildelementen α_ij die Ausbreitungsrichtungen vorgeben, innerhalb des Arrays mit Zeilen p und Spalten q zu positionieren sind.

Die Wellenlängenfilter β_pq weisen Transparenzwellenlängen- oder Transparenzwellen­ längenbereiche λ_b auf, die bevorzugt dem Wellenlängen- oder Wellenlängenbereich λ_a des von den korrespondierenden Bildelementen α_ij abgestrahlten Lichtes entsprechen. Für besondere Ausgestaltungen der Erfindung, die weiter unten noch erläutert werden, können die Wellenlängenfilter β_pq beispielsweise auch Transparenzwellenlängen/- wellenlängenbereiche λ_b aufweisen, die außerhalb des Spektrums des sichbaren Lichtes liegen, so daß das sichtbare Licht durch diese Wellenlängenfilter β_pq abgeblockt wird.

Eine Transparenzwellenlänge/ein Transparenzwellenlängenbereich λ_b kann auch für eine Kombination aus verschiedenen Wellenlängenbereichen stehen (z. B. transparent für Blau und Rot, nicht für Grün). Der Index b kann demnach Werte von 1 bis zur Ma­ ximalzahl der festgelegten Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b haben. Im Falle eines Wellenlängenfilterarrays, das an vorgegebenen, durch das Indexpaar p,q definierten Positionen Licht der Grundfarben R, G, B passieren lassen soll, während an anderen solcher Positionen das gesamte sichtbare Spektrum abgeblockt werden soll, ist b_max = 4. Dabei entsprechen beispielsweise die Transparenzwellenlängen/- wellenlängenbereiche λ₁, λ₂ und λ₃ rotem (R), grünem (G) oder blauem (B) Licht und die Transparenzwellenlänge/der Transparenzwellenlängenbereich λ₄ liegt vollständig au­ ßerhalb des Spektralbereiches des gesamten sichtbaren Lichtes. Eine solche Transpa­ renzwellenlänge/ein solcher Transparenzwellenlängenbereich λ₄ ergibt dann einen opaken Filter (S).

Die Wellenlängenfilter β_pq auf dem Array können insofern als transluzente oder transpa­ rente Teile eines Maskenbildes angesehen werden. Die Position eines jeden Wellenlä­ genfilters β_pq ist durch den Index p,q eindeutig festgelegt. Jedem Wellenlägenfilter β_pq wird eine bestimmte Transparenzwellenlänge bzw. ein bestimmter Transparenzwel­ lenlängenbereich λ_b zugeordnet. Dabei erfolgt die Strukturierung der Wellenlägenfilter β_pq zu einem Maskenbild - analog zur Kombination der Teilinformationen der verschie­ denen Ansichten A_k (k = 1 . . . n) zu einem Gesamtbild - nach folgender Vorschrift:

mit

• - p dem Index eines Wellenlängenfilters β_pq in einer Zeile des Arrays,
• - q dem Index eines Wellenlängenfilter β_pq in einer Spalte des Arrays,
• - b einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlägenfilter β_pq an der Position p,q eine der vorgesehenen Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b festlegt und Werte zwischen 1 und b_max haben kann,
• - n_m einem ganzzahligen Wert größer "Null", der bevorzugt der Gesamtzahl n in dem Kombinationsbild dargestellten Ansichten A_k entspricht,
• - d_pq einer wählbaren Maskenkoeffizientenmatrix zur Variation der Erzeugung ei­ nes Maskenbildes und
• - IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

Die wählbare Koeffizientenmatrix d_pq kann als Einträge Werte besitzen, die reellen Zahlen entsprechen. Dabei sind für p und q, die (wie bereits dargestellt) Positionen innerhalb des Wellenlängenfilterarrays beschreiben, natürliche Zahlen größer "Null" möglich.

Der Erzeugung des kombinierten Gesamtbildes aus den Teilinformationen der Ansich­ ten A_k (k = 1 . . . n) und der Erzeugung des Maskenbildes liegen demzufolge gleichartige oder zumindest artverwandte Vorschriften zugrunde. Die Wellenlängenfilter β_pq als Elemente des Maskenbildes besitzen vorzugsweise die gleiche Flächenausdehnung wie die Bildelemente α_ij.

Der letztgenannte Sachverhalt ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit der Verringerung von Moiré-Effekten anwendbar. Sichtbare periodische Überlagerungen des Rasters aus Bildelementen α_ij zur Bildwiedergabe mit Arrays aus Wellenlängenfil­ tern β_pq als Maskenbild können auf diese Weise definiert verringert werden, wodurch auch Moiré-Effekte vermindert werden.

Auch allein die Tatsache, daß jedes Maskenbild definiert wellenlängenselektiv struktu­ riert ist, kann dazu ausgenutzt werden, Moiré-Effekte durch geeignet strukturierte Maskenbilder wesentlich zu vermindern. Dies geschieht beispielsweise, wenn die Wel­ lenlängenfilter β_pq für die Grundfarben R, G, B jeweils auf einem im wesentlichen opaken Hintergrundmuster in Form eines gleichschenkligen Dreiecks angeordnet werden. Dann nämlich ergibt sich für jede Grundfarbe R, G, B nicht hauptsächlich eine bevorzug­ te Richtung der Überlagerung mit direkt darunter bzw. darüber liegenden Bildelemen­ ten α_ij jeweils gleicher Grundfarbe in der Ebene des Arrays, sondern es ergeben sich viele verschiedene Richtungen, wodurch die Wahrnehmbarkeit des Moiré deutlich ge­ hemmt wird.

Es können für verschiedene b auch Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b gleichen Inhalts vorgegeben werden: gilt beispielsweise b_max = 8, können λ₁ bis λ₃ für R, G, B in dieser Reihenfolge und λ₄ bis λ₈ für Wellenlängen außerhalb des sichtbaren Lichts stehen, wobei dann λ₁ bis λ₃ die Farben R, G, B transmittieren und λ₄ bis λ₈ das sichtbare Spektrum abblocken. Dann liefert die Kombinationsvorschrift für die Parame­ ter d_pq = -1 = const und n_m = 8 ein Maskenbild, das periodisch auf opakem Hintergrund schräge Streifen in den RGB-Farben erzeugt. Zwischen diesen farbigen Streifen bleiben jeweils fünf der Bildelemente α_ij in jeder Zeile opak. Der Winkel der Schrägstellung der farbigen Streifen hängt dabei ab von den Abmaßen der Bildelemente α_ij. Zu bevorzugen sind Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen b_max und n_m gleich groß sind.

In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung können wiederum mehrere der Transpa­ renzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b die gleichen Filterwirkungen haben: Seien λ₁ . . . λ₇ Wellenlängenbereiche, die das gesamte sichtbare Spektrum abblocken, λ₈ ein für das sichtbare Spektrum transparenter Filterbereich und sei weiterhin n_m = 8 sowie d_pq = -1 = const, so ergibt sich nach der Vorschrift zur Erzeugung eines Maskenbildes ein im wesentlichen opakes Maskenbild, welches auf der Fläche gleichmäßig verteilte schräge transparente Streifen beinhaltet, die etwa ein Achtel der gesamten Fläche einnehmen.

Die Wellenlängenfilter β_pq und die Bildelemente α_ij sind einander also durch Wellenlän­ gen bzw. Wellenlängenbereiche zugeordnet, d. h. ein Wellenlängenfilter β_pq einer be­ stimmten Transparenzwellenlänge/-wellenlängenbereich λ_b kann jeweils das Licht der­ jenigen Bildelemente α_ij passieren lassen, die Licht ausstrahlen, das dieser Transpa­ renzwellenlänge entspricht bzw. innerhalb des Transparenzwellenlängenbereiches λ_b liegt. Es kann aber auch, wie bereits dargestellt, vorgesehen sein, daß Wellenlängenfil­ ter β_pq das von zugeordneten Bildelemente α_ij kommende Licht abblocken.

Der in Blickrichtung gemessene Abstand z zwischen dem Array aus Wellenlängenfiltern β_pq und dem Raster aus Bildelementen α_ij ist ein Parameter, der unter Berücksichtigung der Breite der Bildelemente α_ij, der Breite der Wellenlängenfilter β_pq und der Größe des Betrachtungsraumes festzulegen ist, und zwar so, daß bei einer vorgegebenen Kombi­ nation der einzelnen Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) auf dem Raster in­ nerhalb des Betrachtungsraumes die dargestellte Szene/der Gegenstand dreidimensio­ nal wahrnehmbar ist.

Beispielhaft kann der Abstand z zwischen dem Array aus Wellenlängenfiltern β_pq und dem Raster aus Bildelementen α_ij, in Blickrichtung gemessen, nach folgender Gleichung festgelegt werden:

Hierin bedeutet:

• - s_p den mittleren horizontalen Abstand zwischen zwei Wellenlängenfiltern β_pq, wenn das Array mit den Wellenlängenfiltern β_pq in Blickrichtung eines Betrachters hinter dem Raster aus Bildelementen α_ij angeordnet ist, oder den mittleren hori­ zontalen Abstand zwischen zwei Bildelementen α_ij, wenn das Raster aus Bildele­ menten α_ij in Blickrichtung eines Betrachters hinter dem Array mit den Wellenlän­ genfiltern β_pq angeordnet ist,
• - p_d die mittlere Pupillendistanz bei einem Betrachter und
• - d_a einen wählbaren Betrachtungsabstand, der im wesentlichen dem mittleren aller im gesamten Betrachtungsraum möglichen Abstände zwischen dem Raster aus Bildelementen α_ij und einem Betrachter bzw. einer Betrachtungsposition ent­ spricht.

Werden nun beispielsweise zur Erzeugung eines Maskenbildes mit b_max = 4 drei Transpa­ renzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ₁, λ₂, λ₃ vorgegeben für R, G, B und ein weiterer Transparenzwellenlängenbereich λ₄, mit dem das sichtbare Licht komplett abgeblockt werden kann, so ergibt sich unter Verwendung der Koeffizientenmatrix d_pq, die man nach der Vorschrift erzeugen kann

ein für die räumliche Darstellung eines Gegenstandes/einer Szene auf der Grundlage von n = 8 Ansichten A_k (k = 1 . . . n) gut geeignetes Maskenbild.

Hierbei sei n_m = 8; "mod" bezeichnet die Restklasse in bezug auf einen Teiler. Die Funk­ tion δ gibt für alle Argumente ungleich "Null" den Wert "Null"; für das Argument "Null" ergibt sich der Funktionswert 1, denn es gilt δ(0) = 1 und δ(x ≠ 0) = 0. Die Indizes p,q durchlaufen alle möglichen Werte, die innerhalb des Maskenbildes liegen; das sind bei der Darstellung auf einem Farb-LC-Display z. B. für p Werte von 1 bis 640 . 3 und für q Werte von 1 bis 480.

Breitet sich das von den einzelnen Bildelementen α_ij abgestrahlte Licht in einer Weise aus, die erfindungsgemäß vorgegeben ist, entstehen innerhalb eines Betrachtungsraumes, der sich vor dem Raster mit den Bildelementen α_ij befindet, eine Vielzahl von Be­ trachtungspositionen, von denen aus jeder Betrachter, der sich innerhalb dieses Be­ trachtungsraumes befindet, mit einem Auge überwiegend Bildelemente α_ij einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Bildelemente α_ij einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) sieht, wodurch die Szene bzw. der Gegenstand durch den jeweiligen Betrachter räumlich wahrgenommen wird.

Die Vielzahl solcher Betrachtungspositionen ist dabei so groß und die Betrachtungspo­ sitionen liegen so dicht nebeneinander, daß Betrachter sich innerhalb des Betrach­ tungsraumes bewegen können, während sich ihre Augen quasi stets in einer solchen Betrachtungsposition befinden, denn die Betrachtungspositionen entsprechen jeweils Schnittpunkten der definiert vorgegebenen Ausbreitungsrichtungen und die für das Auge sichtbaren Lichtstrahlen haben einen zwar kleinen, jedoch vorhandenen Flächen­ querschnitt.

Als Betrachtungsraum sei im Zusammenhang mit dieser Erfindung der Bereich zu ver­ stehen, in dem sich der Betrachter aufhalten bzw. bewegen und dabei, sofern er in Richtung zum Raster blickt, die Szene bzw. den Gegenstand räumlich wahrnehmen kann. Je nach der Struktur des Maskenbildes und verwendeter Anzahl n von Ansichten A_k (k = 1 . . . n) sind so Blickwinkel auf das Raster von über 45° möglich, d. h. der Betrach­ tungsraum kann einen von der Mittelsenkrechten des Rasters ausgehenden Öffnungs­ winkel von über 45° haben.

Dieses neue Verfahren zur autostereoskopischen Darstellung unterscheidet sich ge­ genüber den aus dem Stand der Technik bekannten einschlägigen Verfahren wesent­ lich. Während bei den bekannten Verfahren Teilinformationen einer Ansicht aus­ schließlich nur für das eine oder das andere Auge des Betrachters sichtbar sein sollen, läßt dieses neue Verfahren absichtlich zu, daß Teilinformationen einer oder mehrerer Ansichten für beide Augen des Betrachters sichtbar sind.

Als Voraussetzung für die räumliche Wahrnehmung ist die Bedingung zu erfüllen, daß jeweils ein Auge mehr Teilinformationen derselben Ansicht sieht als das andere Auge. Allerdings wird bei Einhaltung der erfindungsgemäß vorgegebenen Ausbreitungsrich­ tungen erreicht, daß die Anzahl "falscher", weil eigentlich dem anderen Auge zuzuord­ nender Teilinformationen einen Grenzwert nicht überschreitet, von dem an die räumli­ che Wahrnehmung nicht mehr in ausreichender Qualität möglich ist. Dabei ist es vorteilhaft, jedoch nicht zwingend erforderlich, als Ansichten der Szene/des Gegenstandes Perspektivansichten zu verwenden.

Soll etwa ein Gegenstand auf der Grundlage von beispielhaft acht Perspektivansichten A_k (k = 1 . . . 8) dreidimensional dargestellt werden, ist bei erfindungsgemäß vorgegebenen Ausbreitungsrichtungen von der Vielzahl der Betrachtungspositionen aus die räumliche Wahrnehmung auch dann in hoher Qualität gewährleistet, weil das rechte Auge des Betrachters zwar nicht ausschließlich, aber überwiegend Bildelemente α_ij mit Teilinfor­ mationen beispielhaft der Ansichten A₁ bis A₄ und das linke Auge des Betrachters zwar nicht ausschließlich, aber überwiegend Bildelemente α_ij mit Teilinformationen der An­ sichten A₅ bis A₈ wahrnimmt, wobei für das linke Auge in begrenzter Anzahl auch Bild­ elemente α_ij oder Teile davon mit Teilinformationen der Ansichten A₁ bis A₄ und für das rechte Auge in begrenzter Anzahl auch Bildelemente α_ij oder Teile davon mit Teilinfor­ mationen der Ansichten A₅ bis A₈ sichtbar sind.

Die dabei für beide Augen sichtbaren "falschen" Bildelemente α_ij führen zwar prinzipiell zu einer geringen Verfälschung des dreidimensionalen Eindrucks, was jedoch innerhalb des Betrachtungsraumes nicht den in der Tiefe korrekten 3D-Eindruck zerstört.

Hieraus ergibt sich auch ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, der darin besteht, daß dessen Umsetzung und Nutzung mit Anordnungen möglich ist, die unter Verwendung weniger handelsüblicher Serienprodukte, wie beispielsweise Farb-LC-Displays sowohl für die Wiedergabe der Teilinformationen auf den Bildelemen­ ten α_ij als auch für die Erzeugung des Maskenbildes mit Wellenlängenfiltern β_pq, ko­ stengünstig herstellbar sind. Wenn die Subpixel R, G, B eines Farb-LC-Displays als Bild­ elemente α_ij dienen und diese die Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) wieder­ geben, kann eine erstaunliche Farbtreue und Farbbrillanz erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet weiterhin den Vorteil, daß je nach Auflösung des zur Bildwiedergabe verwendeten Rasters die Möglichkeit besteht, der dreidimen­ sionalen Darstellung quasi beliebig viele, jedoch wenigstens zwei Ansichten einer Sze­ ne bzw. eines Gegenstandes zugrunde zu legen.

Außerdem ist es möglich, die Lesbarkeit von dargestelltem Text - verglichen mit be­ kannten Schwarz-Weiß-Barriereverfahren - wesentlich zu verbessern. Werden nämlich in einer Anordnung, die im Rahmen dieser Erfindung liegt, wellenlängenabhängige Mas­ kenbildstrukturen ganz ohne opake Flächen verwendet und gewöhnlicher Text untergelegt, so ist - im Gegensatz zu einer Schwarz-Weiß-Barriere für vier Ansichten, bei der im Mittel nur ein Teil, nämlich ein Viertel der dargestellten Textfläche sichtbar ist - der Text unter jedem Wellenlängenfilter β_pq sichtbar. Dies erleichtert die Textlesbarkeit ganz wesentlich.

Außerdem kann in diesem Falle für ein dreidimensional dargestelltes Bild (z. B. bei Ver­ wendung von Bandpaßfiltern mit einer Transmission von 100%) bezogen auf die mittle­ re Flächenleuchtdichte um etwa ein Drittel heller sein als das gleiche, jedoch mit einer Schwarz-Weiß-Barriere erzeugte dreidimensionale Bild.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nicht nur auf das Licht im sichtbaren Spektralbereich beschränkt, sondern es können mit einem entsprechend modifizierten Wellenlängenfilter-Array auch Anteile des nicht sichtbaren elektromagne­ tischen Spektrums zurückgehalten oder durchgelassen werden und auf diese Weise, wenn sich dabei an der Stelle des Betrachters eine für diese Spektralbereiche ausgeleg­ te stereoskopische Kamera befindet, dreidimensionale Aufnahmen gewonnen und nach Frequenzwandlung zwecks visueller Auswertung sichtbar gemacht werden. Damit er­ geben sich allein schon für den medizinischen Bereich zahlreiche Anwendungsmög­ lichkeiten, wenn nämlich beispielhaft eine Strahlendosis mit vorgegebener Wellenlänge in eine bestimmte räumliche Tiefe eines Körpers eingebracht werden soll.

Jedes Wellenlängenfilter β_pq kann fest vorgegebene Transparenzwellenlängen/- wellenlängenbereiche λ_b aufweisen, die der Wellenlänge des von den zugeordneten bzw. korrespondierenden Bildelementen α_ij kommenden Lichtes beinhaltet. Alternativ hierzu können allerdings auch Wellenlängenfilter β_pq vorgesehen sein, deren Transpa­ renzwellenlänge/-wellenlängenbereich λ_b in Abhängigkeit von einer Ansteuerung ver­ änderbar ist.

Dabei ist bei entsprechender Programmierung einer Ansteuerschaltung auch eine Ver­ änderung der Filterwirkung der Wellenlängenfilter β_pq während des Betriebes möglich, was vorteilhaft dazu genutzt werden kann, die autosteroskopische Wahrnehmbarkeit eines dargestellten Gegenstand dem individuellen Eindruck eines Betrachters anglei­ chen zu können. Dies geschieht, indem das Maskenbild verändert wird. So kann z. B. ein Wellenlängenfilter β_pq je nach Ansteuerung eine bestimmte Grundfarbe, beispiels­ weise R, optimal oder gar nicht oder in einer helligkeitsabhängigen Zwischenstufe transmittieren.

Auch können auf diese Weise ausgewählte, zu einem vorgegebenen Bereich des Arrays gehörende Wellenlängenfilter β_pq möglichst vollständig transparent geschaltet werden, wodurch dieser Bereich eine zweidimensionale Darstellung der Szene bzw. des Gegen­ standes erzeugt, während die übrigen, nach wie vor wellenlängengefilterten Bereiche weiterhin eine dreidimensionale Darstellung wiedergeben. Selbstverständlich ist es auf diese Weise auch möglich, die gesamte Szene/den gesamten Gegenstand durch ent­ sprechende Ansteuerung aller Wellenlängenfilter β_pq wahlweise zweidimensional oder dreidimensional darzustellen.

Letzteres kann beispielsweise erreicht werden, wenn als Wellenlängenfilter-Array ein transparentes Farb-LC-Display genutzt wird, das ebenso wie das zur Bildwiedergabe vorgesehene Farb-LC-Display über separat ansteuerbare (zur Unterscheidung mit einem Apostroph versehene) Subpixel R', G', B' verfügt, und diesem eine über die gesamte Fläche des Displays sich ausdehnende flächige Beleuchtung zugeordnet wird. Bei ein­ geschalteter Beleuchtung gehen dann von jedem Subpixel R', G', B' Strahlungen der entsprechenden Grundwellenlänge bzw. entsprechender Wellenlängen-/Wellenlängenbe­ reiche aus.

Wird nun beispielhaft einem zur Wiedergabe der Bildelemente α_ij vorgesehenen Farb- LC-Display mit Subpixeln R, G, B ein als Wellenlängenfilter-Array dienendes Farb-LC- Display mit Subpixeln R', G', B' vorgeordnet, so läßt sich erreichen, daß die von einem Subpixel R kommende Strahlung stets nur durch Subpixel R' des vorgeordneten Farb- LC-Displays hindurchtreten kann. Wird dabei dem Subpixel R die Teilinformation einer der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) zugeordnet, sind mit den Geraden durch die Flächenmitten der Subpixel R' und des Subpixels R die Ausbreitungsrichtungen für die Information dieses Bildelementes α_ij vorgegeben. Das trifft im übertragenen Sinne auch für die Sub­ pixel G und G' bzw. B und B' zu.

Auf diese Weise sind durch Zuordnung von Teilinformationen der verschiedenen An­ sichten A_k (k = 1 . . . n) zu Subpixeln R, G, B des bildgebenden Farb-LC-Displays die jeweils gewünschten Ausbreitungsrichtungen der Bildinformationen festlegbar. So kann mit einem einfachen Aufbau, wie er nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert wird, erreicht werden, was beabsichtigt war, nämlich die wellenlängenabhän­ gige Zuordnung der Bildelemente α_ij einer der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) überwiegend zu dem einen oder dem anderen Auge eines Betrachters.

Insofern bezieht sich die Erfindung auch auf eine Anordnung zur räumlichen Darstel­ lung einer Szene/eines Gegenstandes, bei der zur Wiedergabe der Bildelemente α_ij ein Farb-LC-Display mit separat ansteuerbaren Subpixeln R, G, B vorgesehen und mit einer Ansteuerschaltung gekoppelt ist, die auf den Subpixeln R, G, B Bildelemente der Ansich­ ten A_k (k = 1 . . . n) generiert, bei der weiterhin mindestens ein Array aus einer Vielzahl von Wellenlängenfiltern β_pq vorhanden ist, das, bezogen auf die Blickrichtung eines Betrach­ ters, dem Farb-LC-Display in einem vorgegebenen Abstand z vor- und/oder nachge­ ordnet ist, wobei jeweils mehrere der Wellenlängenfilter β_pq mit einem der Subpixel R, G, B derart korrespondieren, daß diese Wellenlängenfilter β_pq für das von dem korre­ spondierenden Subpixel R, G, B ausgehende Licht transparent sind und wobei die Aus­ breitungsrichtungen des von diesem Subpixel R, G, B ausgehenden Lichtes durch die Positionen dieser Wellenlängenfilter β_pq bestimmt sind.

Der Abstand der Subpixel R, G, B auf dem Farb-LC-Display zueinander, der Abstand der Wellenlängenfilter β_pq innerhalb des Arrays zueinander und der Abstand z zwischen dem Array aus Wellenlängenfiltern β_pq und dem Farb-LC-Display in der Blickrichtung eines Betrachters gemessen sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß sich das von den Subpixeln R, G, B ausgehende Licht durch die korrespondierenden Wellenlängenfil­ ter β_pq derart in den bestimmten Richtungen ausbreitet, daß sich wie oben beschrieben eine dreidimensional wahrnehmbare Darstellung ergibt.

Bevorzugt ist als Wellenlängenfilterarray ein Farb-LC-Display vorgesehen und dieses mit einer Ansteuerschaltung gekoppelt, die die Subpixel R', G', B' in Abhängigkeit von den Parametern d_pq, n_m und λ_b ansteuert, wobei jeweils die einem Wellenlängenfilter β_pq zu­ geordnete Wellenlänge λ_b der Grundfarbe eines Subpixels R', G', B' bzw. eines korre­ spondierenden Subpixels R, G, B entspricht. Als zusätzlicher Wellenlängenbereich λ_b kann neben R, G, B ein für das sichtbare Licht komplett opaker Wellenlängenbereich λ_b vorgesehen sein, der im weiteren mit S bezeichnet wird.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Erfindung Anordnungen einschließt, bei denen das Wellenlängenfilter-Array in bezug auf die Blickrichtung eines Betrachters dem zur Wiedergabe der Bildelemente dienenden Farb-LC-Display nach- oder auch vor­ geordnet ist und auch Anordnungen denkbar sind, bei denen dem Farb-LC-Display zur Wiedergabe der Bildelemente sowohl ein Wellenlängenfilter-Array vor- als auch ein Wellenlängenfilter-Array nachgeordnet ist.

Die Wellenlängenfilter β_pq können auch bezüglich ihres Transparenzverhaltens auch zeitlich unveränderlich ausgelegt sein. Entscheidend und erfindungswesentlich ist, daß die Subpixel R, G, B zur Wiedergabe der Bildelemente α_ij mit Wellenlängenfiltern β_pq bzw. Subpixeln R', G', B' so korrespondieren, daß sich eine Vielzahl von Ausbreitungsrich­ tungen entsprechend dem oben genannten Verfahren ergibt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß entweder dem Farb- LC-Display zur Darstellung der Bildelemente α_ij oder einem als Wellenlängenfilter-Array dienenden Farb-LC-Display eine flächige Beleuchtungsquelle beigestellt ist, die im we­ sentlichen weißes Licht abstrahlt und deren flächige Ausdehnung etwa der Ausdeh­ nung des jeweiligen Farb-LC-Displays entspricht. Dabei sind Farb-LC-Display und flä­ chige Beleuchtungsquelle, so miteinander verbunden bzw. zueinander positioniert, daß das von der Beleuchtungsquelle ausgehende Licht durch die Subpixel R, G, B bzw. R', G', B' des Displays hindurch abgestrahlt und dabei entsprechend der Grundwellen­ längen R, G, B gefiltert wird.

Mit dieser Anordnung wird vorteilhaft erreicht, daß von jedem der Subpixel R, G, B Licht mit im wesentlichen gleicher Intensität in Richtung auf die zugeordneten Subpixel R', G', B' bzw. umgekehrt abgestrahlt wird.

In einer weiteren besonderen Ausgestaltung ist die flächige Beleuchtungsquelle bezüg­ lich ihrer Lichtintensität veränderbar, wodurch es möglich ist, während der räumlichen Darstellung eines Gegenstandes die Intensität zu variieren und somit dem Betrachter individuell anzupassen, um so die räumliche Wahrnehmbarkeit zu optimieren.

In konkreter Ausgestaltung der Erfindung kann die Baueinheit bestehend aus Beleuch­ tungsquelle und zugeordnetem Array durch ein elektrolumineszentes Display, eine Elektronenstrahlröhre, ein Plasma-Display, ein laserstrahlbeleuchtetes Display, ein LED- Display, ein Feldemissionsdisplay oder auch ein polymer-basiertes Anzeigegerät gebil­ det sein. Beispielsweise kann hierbei ein Plasma-Display vom Typ Pioneer PDP-501 MX oder Philips SFTV1.5-E; Model: 42PW9982/12 zum Einsatz kommen. Auch Großdis­ plays für Stadionanzeigen oder ähnlich sind denkbar.

Unter Umständen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der bisher beschriebenen erfin­ dungsgemäßen Anordnung in Blickrichtung eines Betrachters eine vergrößernde oder verkleinernde Linse, bevorzugt eine Fresnellinse vorgeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß für den Betrachter eine reelle oder virtuelle Abbildung des räumlichen Bil­ des der Szene bzw. des Gegenstandes entsteht.

Die Erfindung bezieht sich auch weiterhin noch auf eine Anordnung zur wahlweise räumlichen oder zweidimensionalen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes, wo­ bei diese mit Mitteln zur Veränderung der Transmissionseigenschaften der Wellenlän­ genfilter β_pq ausgestattet ist. Dabei können die Wellenlängenfilter β_pq wahlweise zum Zwecke einer 3D-Darstellung gemäß oben beschriebener Vorschrift zur Erzeugung ei­ nes Maskenbildes für eine vorgegebene Transparenzwellenlänge/-wellenlängenbereich λ_b transmittieren oder aber, zu Zwecken einer 2D-Darstellung, so transparent wie mög­ lich, d. h. für das sichtbare Licht möglichst durchlässig, gesteuert werden.

Im konkreten Falle der Verwendung eines Farb-LC-Display als Wellenlängenfilterarray bedeutet dies, daß auf dem als 2D-Anzeige zu verwendenden Bildabschnitt alle RGB- Subpixel optimal transparent gesteuert werden, wobei ein weißer Beleuchtungsab­ schnitt entsteht, der für einen unbeeinträchtigten 2D-Eindruck sorgt.

Vorteilhaft ist im vorgenannten Fall die Ansteuerschaltung so ausgebildet, daß wahl­ weise entweder nur eine Auswahl der Wellenlängenfilter β_pq oder die Gesamtheit der Wellenlängenfilter β_pq hinsichtlich ihrer Transmissionseigenschaften umschaltbar sind, wodurch wahlweise die gesamte Darstellung der Szene/des Gegenstandes von der räumlichen auf die zweidimensionale Darstellung oder lediglich ausgewählte Anzeige­ bereiche von der räumlichen auf die zweidimensionale Darstellung verändert werden können.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ausgestaltungsvariante, bei der in Blickrichtung eines Betrachters zu­ nächst ein erstes Farb-LC-Display als bilddarstellendes Raster und in einem vorgegebenen Abstand z dahinter ein zweites Farb-LC-Display als Wellen­ längenfilter-Array anordnet ist,

Fig. 2 ein Beispiel für ein Maskenbild, erzeugt mit den als Wellenlängenfilter β_pq genutzten Subpixeln R'G'B' des zweiten Farb-LC-Displays, stark vergrö­ ßert und nicht maßstäblich dargestellt,

Fig. 3 ein Beispiel für ein Gesamtbild aus den Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n), erzeugt mit den als Bildelemente α_ij genutzten Subpixeln RGB des ersten Farb-LC-Displays, stark vergrößert und nicht maßstäblich dargestellt,

Fig. 4 die Struktur eines Maskenbildes nach Fig. 2, das ausschließlich aus roten Subpixeln R' gebildet ist,

Fig. 5 die Positionen der Teilinformationen aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . 8), die im Gesamtbild nach Fig. 3 durch rote Subplixel R wiedergegeben werden,

Fig. 6 die sichtbaren Teilinformationen bzw. Teile davon für ein Auge eines Be­ trachters beim Blick aus einer der Betrachtungsposition durch das Masken­ bild aus Fig. 4 hindurch,

Fig. 7 die sichtbaren Teilinformationen bzw. Teile davon für das andere Auge des Betrachters beim Blick aus einer der Betrachtungsposition durch das Mas­ kenbild aus Fig. 4 hindurch,

Fig. 8 eine von der Ausgestaltungsvariante nach Fig. 1 abweichende Ausgestal­ tung, bei der anstelle des zweiten Farb-LC-Displays ein Array aus Wellen­ längenfiltern β_pq fest vorgegebenen Transparenzwellenlängen/-wellenlän­ genbereichen λ_b vorgesehen ist,

Fig. 9 einen Schnitt durch eine in Fig. 8 dargestellte Anordnung mit den Gegeben­ heiten nach Fig. 3 und Fig. 4,

Fig. 10 eine weitere von der Ausgestaltungsvariante nach Fig. 1 abweichende Aus­ gestaltung, bei der in Blickrichtung des Betrachters zunächst ein Array aus Wellenlängenfiltern β_pq fest vorgegebenen Transparenzwellenlängen/- wellenlängenbereichen λ_b und im Abstand z dahinter das bildgebende Farb-LC-Display positioniert sind,

Fig. 11 ein Beispiel zum Zustandekommen des Moiré-Effektes,

Fig. 12 ein Beispiel einer Maskenbildstruktur bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Schwarz-Weiß-Barriere,

Fig. 13 ein Beispiel einer RGB-Maskenbildstruktur.

Das Ausführungsbeispiel, das nachfolgend zur Erläuterung der Erfindung dient, sieht sowohl für die Wiedergabe der Kombination von Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) auf Bildelementen α_ij als auch zur Erzeugung des Maskenbildes mittels Wel­ lenlängenfiltern β_pq jeweils ein derzeit handelsüblich verfügbares Farb-LC-Display vor, wie beispielsweise Sanyo LMU-TK 12A. Auf diese Weise läßt sich die erfindungsgemäße Anordnung einfach und kostengünstig realisieren. Das schließt jedoch nicht aus, daß für die Bildwiedergabe als auch für die Wellenlängenfilterung jede andere denkbare Ausführung möglich ist, sofern die Grundbedingungen der Erfindung erfüllt sind.

Von den verschiedenen Möglichkeiten, die hinsichtlich der Anordnung von bilddarstel­ lendem Raster aus Bildelementen α_ij, Array aus Wellenlängenfiltern β_pq und flächiger Beleuchtungsquelle möglich sind, ist in Fig. 1 eine Variante dargestellt, bei der in Blick­ richtung B eines Betrachters 1 zunächst ein Farb-LC-Display 2 als bilddarstellendes Raster und in einem vorgegebenen Abstand z dahinter ein Farb-LC-Display 3 als Wel­ lenlängenfilter-Array angeordnet sind. Das Farb-LC-Display 3 ist mit einer flächigen Beleuchtungsquelle 4 zu einer Baueinheit verbunden.

Außerdem sind das bildwiedergebende Farb-LC-Display 2 mit einer Ansteuerschaltung 5 und das als wellenlängenselektierende Farb-LC-Display 3 mit einer Ansteuerschaltung 6 verknüpft. Jedes der beiden Farb-LC-Displays 2, 3 verfügt über separat ansteuerbare Subpixel der Grundfarben rot (R), grün (G) und blau (B). Zur besseren Unterscheidbar­ keit werden nachfolgend die Subpixel des Farb-LC-Displays 2 mit R, G, B bezeichnet, die Subpixel des Farb-LC-Displays 3 mit R', G', B', die den jeweiligen Transparenzwellen­ längen/-wellenlängenbereichen λ_b entsprechen.

Die Ansteuerschaltung 5 ist so ausgebildet, daß wie oben beschrieben auf den einzel­ nen Subpixeln R, G, B Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) generiert werden können.

Die Ansteuerschaltung 6 ist so ausgelegt, daß mit ihr die einzelnen Subpixel R', G', B' für die jeweilige Grundwellenlänge rot, grün und blau mit einer Transparenz zwischen 0% und 100% geschaltet werden können. Dabei würde die Transparenz mit 0% einem opaken Wellenlängenfilter β_pq entsprechen.

Der Abstand z zwischen dem Farb-LC-Display 2 und dem Farb-LC-Display 3 beträgt 3,8 mm, wobei in diesem Falle die Subpixel R', G', B' des Farb-LC-Displays 3 mit den Subpixeln R, G, B des Farb-LC-Displays 2 so korrespondieren, daß sich die damit festge­ legten Ausbreitungsrichtungen des von den Subpixeln R', G', B' austretenden und durch die Subpixel R, G, B hindurchtretenden Lichtes innerhalb eines Betrachtungsrau­ mes 7, in dem sich ein oder mehrere Beobachter 1 befinden, in einer Vielzahl von Schnittpunkten treffen. Diese Schnittpunkte der Ausbreitungsrichtungen entsprechen Beobachtungspositionen, von denen aus mit einem Augenpaar die Szene/der Gegen­ stand räumlich wahrgenommen werden kann.

Dabei wurde der Abstand z für die Ausgestaltungsvariante nach Fig. 1 ermittelt aus

Für s_p wurde der mittlere horizontale Abstand der Subpixel R', G', B' auf dem in Blick­ richtung nachgeordneten Farb-LC-Display 3 mit 70 µm angenommen. Für die mittlere Pupillendistanz p_d wurde 65 mm gesetzt. Als mittlerer Betrachtungsabstand d_a wurde 2,5 m gewählt. Daraus ergibt sich der auszuführende Abstand z mit 3,8 mm.

Vorteilhaft ist das Array mit den Wellenlängenfiltern β_pq, sofern dies dem Raster aus Bildelementen α_ij in Blickrichtung des Betrachters vorgeordnet ist, möglichst dünn aus­ geführt. Umgekehrt, sofern das Raster aus Bildelementen α_ij vorgeordnet ist, sollte die­ ses möglichst dünn ausgeführt sein. Daher ist in Fig. 1, Fig. 8 und Fig. 10 der Abstand z zwischen den einander zugekehrten Flächen des Arrays bzw. des Rasters eingetragen und beinhaltet nicht noch zusätzlich die Dicke der jeweils vorgeordneten Baugruppe. Als solche möglichst dünnen Baugruppen kommen beispielsweise bedruckte Folien oder dünne Farb-LC-Displays in Frage.

Die Ausbreitungsrichtungen sind jeweils durch die Flächenmitten der sichtbaren Ab­ schnitte der betreffenden Subpixel R', G', B' und RGB vorgegeben, wobei sich die Strahlengänge nicht nur in einer Ebene, sondern vielfach räumlich verteilt ausbreiten.

In Fig. 2 ist ein Beispiel für ein Maskenbild anhand einzelner Subpixel R', G', B' des Farb-LC-Displays 3 in einer Draufsicht auf die Displayfläche dargestellt, der Anschau­ lichkeit halber stark vergrößert und nicht maßstäblich. Die dargestellten Teilflächen entsprechen jeweils einem Subpixel, das bei Transparentsteuerung für Licht der jewei­ ligen Grundfarbe rot (R'), grün (G') und blau (B') durchlässig ist. Mit S sind die Subpi­ xel bezeichnet, die opak gesteuert sind. Die Teilflächen sind hier vereinfacht quadra­ tisch dargestellt; auf die exakte Darstellung der Form der Subpixel R', G', B' wurde hier bewußt verzichtet.

Werden beispielsweise zur Erzeugung eines Maskenbildes mit b_max = 4 drei Transpa­ renzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ₁, λ₂, λ₃ vorgegeben für R, G, B und ein weiterer Transparenzwellenlängenbereich λ₄, mit dem das sichtbare Licht komplett abgeblockt werden kann, so ergibt sich unter Verwendung der Koeffizientenmatrix d_pq, die man nach der Vorschrift erzeugen kann

ein für die räumliche Darstellung eines Gegenstandes/einer Szene auf der Grundlage von n = 8 Ansichten A_k (k = 1 . . . n) gut geeignetes Maskenbild.

Hinter dem in Fig. 2 dargestellten Array, in diesem Falle also unterhalb der Zeich­ nungsebene der Fig. 2, befindet sich die flächige Beleuchtungsquelle 4. Bei eingeschal­ teter Beleuchtungsquelle 4 geht von den einzelnen Subpixeln R', G', B' Licht der jewei­ ligen Grundfarben rot, grün und blau aus. Die mit S bezeichneten Subpixel bleiben dunkel.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Kombination von Teilinformationen verschiedener An­ sichten A_k (k = 1 . . . 8) in einer Draufsicht auf das Raster des Farb-LC-Displays 2, die nach der bereits beschriebenen Funktion erzeugt worden ist

wobei c_ij = const. und n = 8 gewählt sind.

Auch hier entspricht jede quadratische Teilfläche einem Subpixel R, G, B. Die innerhalb der quadratischen Teilflächen angegebenen Ziffern 1 . . . 8 = k geben die jeweilige Ansicht A_k (k = 1 . . . n) an, zu der die auf einem Subpixel bzw. einem Bildelementen α_ij angezeigte Teilinformation gehört. So gehört eine auf einem mit k = 1 bezeichneten Subpixel ange­ zeigte Teilinformation zur Ansicht A₁, eine auf einem mit k = 2 bezeichneten Subpixel angezeigte Teilinformation zur Ansicht A₂ usw. In dem gewählten Ausführungsbeispiel sind demnach zur räumlichen Darstellung acht Ansichten A₁ bis A₈, vorzugsweise Per­ spektivansichten, vorgesehen.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde u. a. darauf verzichtet, die "Black-Matrix" dar­ zustellen, die oftmals technisch bedingt in Farb-LC-Displays eingearbeitet ist.

Stellt man sich nun vor, daß das in Fig. 3 dargestellte Raster dem in Fig. 2 dargestellten Array in Blickrichtung vorgeordnet ist, wie in Fig. 8 gezeigt, so ist das jeweils von einem Subpixel R' der Grundfarbe rot kommende Licht (Fig. 2) durch alle korrespondierenden Subpixel R des Rasters (Fig. 3) hindurch in den Betrachtungsraum 7 (der über der Zei­ chenebene liegt) hinein gerichtet und führt dabei die Teilinformationen mit, die auf den Subpixeln R dargestellt sind und Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) ent­ sprechen.

Die Wirkungsweise, die hierbei dem Zustandekommen des räumlichen Eindrucks zu­ grunde liegt, soll nun anhand von Fig. 4 bis Fig. 7 ausführlich erläutert werden, wobei eine Anordnung gemäß Fig. 10 zugrunde liegt.

Vereinfachend werden diesbezüglich ausschließllich rote Bildelemente α_ij bzw. rote Wellenlängenfilter β_pq betrachtet. Das bedeutet, daß in Fig. 4 nur die roten Wellenlän­ genfilter β_pq aus Fig. 2 dargestellt sind; Fig. 4 zeigt demzufolge die Struktur eines Mas­ kenbildes mit Subpixeln R'. Entsprechend zeigt Fig. 5 nur die roten Bildelemente α_ij aus Fig. 3. Die in die Spalten der Darstellung in Fig. 5 eingetragenen Zahlen entsprechen der fortlaufenden Nummer k der Ansicht A_k (k = 1 . . . 8), aus der die auf diesem Bildelement α_ij bzw. Subpixel R darzustellende Teilinformation zu entnehmen ist, um ein Kombinati­ onsbild aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . 8) zu erzeugen. Diese beispielhafte Erläuterung ist auf blau und grün in äquivalenter Weise übertragbar.

Die Darstellungen in Fig. 4 und Fig. 5 sind nicht maßstäblich gezeichnet, und das Mas­ kenbild ist etwas vergrößert dargestellt. Dies soll den Sachverhalt widerspiegeln, daß z. B. bei Verwendung eines Maskenbildes nach Fig. 2, bei dem die Wellenlängenfilter β_pq tatsächlich die gleichen Abmessungen besitzen wie die Bildelementen α_ij in Fig. 3, das Maskenbild einem Betrachter auf Grund der näheren Position in Blickrichtung etwas größer erscheint als das Raster mit den Bildelementen α_ij.

Legt man nun - gedanklich - dieses leicht vergrößerte Maskenbild nach Fig. 4 unmittel­ bar auf das Kombinationsbild nach Fig. 5, so werden die für verschiedene Augenposi­ tionen sichtbaren Bildelemente α_ij oder Anteile davon erkennbar.

Dies ist in Fig. 6 und Fig. 7 beispielhaft für zwei - jeweils für verschiedene Augenposi­ tionen gedachte - Maskenbilder dargestellt. Man erkennt, daß z. B. aus der Augenpositi­ on, die der Fig. 6 zugeordnet ist, vornehmlich Bildelemente α_ij (oder Anteile davon) der Ansichten A₇ und A₈ wahrnehmbar sind. Nach Fig. 7 dagegen sind aus einer Position, in der sich das andere Auges desselben Betrachters befindet, vornehmlich Bildelemente α_ij (oder Teile davon) aus den Ansichten A₄ und A₅ sichtbar.

Damit soll lediglich das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens verdeutlicht werden. Mit der Vielfalt, die aus der flächenhaften Anordnung von Bildelementen α_ij resultiert, ergibt sich dann die dreidimensionale Wahrnehmung: beide Augen sehen aus den Betrachtungspositionen Bildelemente α_ij bzw. Teilinformationen überwiegend verschiedener Ansichten A_k (k = 1 . . . n), wobei der Anteil der für jedes Auge wahrnehmba­ ren Teilinformationen für die dreidimensionale Wahrnehmung entscheidend ist.

Abweichend von der Grundkonfiguration nach Fig. 1 sind weitere Ausgestaltungsvarian­ ten der Erfindung möglich. So kann z. B. - wie in Fig. 8 dargestellt - vorgesehen sein, daß anstelle des Farb-LC-Displays 3 (in Fig. 1) ein Wellenlängenfilter-Array 8 angeordnet ist, das zwar in ähnlicher Weise wie das Farb-LC-Display 3 strukturiert angeordnete Wellenlängenfilter β_pq aufweist, die beispielsweise jedoch bezüglich ihrer Wellenlängen­ selektivität nicht veränderbar sind. Jedem dieser Wellenlängenfilter β_pq ist die Selektivi­ tät nach den Grundfarben rot, grün oder blau bzw. opak oder anderer Transpa­ renzwellenlänge/-wellenlängenbereich λ_b unveränderbar zugeordnet, weshalb hier auch die Ansteuerschaltung überflüssig ist.

Fig. 9 gibt einen Schnitt durch eine solche in Fig. 8 dargestellte Anordnung wieder, wo­ bei die Gegebenheiten nach Fig. 3 und Fig. 4 zugrunde gelegt worden sind. Die Dar­ stellung ist auch hier unmaßstäblich, kann aber trotzdem zur Erläuterung dienen: In Fig. 9 sieht beispielsweise das rechte Auge r jeweils etwa ein halbes Bildelement α_ij mit Teilinformationen aus den Ansichten A₃ (in diesem Falle R) und A₈ (in diesem Falle B) und einen sehr geringen Teil eines Bildelementes α_ij mit einer Teilinformation aus der Ansicht A₆ (in diesem Falle G). Das linke Auge hingegen nimmt jeweils etwa ein halbes Bildelement α_ij mit Teilinformationen aus den Ansichten A₄ (in diesem Falle R) und A (in diesem Falle G) sowie jeweils einen sehr geringen Teil eines Bildelementes α_ij mit Teilinformationen aus den Ansichten A₁ und A₂ (in diesem Falle B) wahr.

In einer weiteren Ausgestaltungsvariante, die von Fig. 1 und Fig. 2 abweicht, kann nach Fig. 10 vorgesehen sein, daß von der Position des Betrachters 1 in Blickrichtung zu­ nächst das Wellenlängenfilter-Array 8 und in dem Abstand z dahinter das bildgebende Farb-LC-Display 2 positioniert sind, wobei letzteres mit der flächigen Beleuchtung 4 zu einer Baueinheit verbunden ist. Hiermit wird grundsätzlich der gleiche Effekt erzielt, nämlich die Ausbreitungsrichtungen des von den Subpixeln R, G, B des Farb-LC-Displays 2 kommenden Lichtes durch die korrespondierenden Subpixel R', G', B' des Wellen­ längenfilter-Arrays 8 hindurch schneiden sich im Betrachtungsraum 7 in einer Vielzahl von Betrachtungspositionen, aus denen der dargestellte Gegenstand räumlich wahr­ nehmbar ist.

Nochmals sei darauf hingewiesen, daß sich der Gegenstand der Erfindung nicht auf die hier beispielhaft dargestellten Anordnungen beschränkt, sondern daß von der Erfindung alle Anordnungen erfaßt sind, bei denen die Ausbreitungsrichtungen durch eine wellenlängenselektive Struktur, die nach oben genannter Vorschrift erzeugt wird, im Zusammenspiel mit einem - bevorzugt farbigen - Raster aus Bildelementen α_ij festge­ legt werden.

Wie die Verringerung bzw. Vermeidung von Moiré-Effekten als ein wesentlicher Vorteil der Erfindung zustande kommt, soll nachfolgend beispielsweise anhand der in Fig. 10 gezeigten Anordnung erläutert werden, wobei das Kombinationsbild aus Fig. 3 und das Maskenbild aus Fig. 2 zugrunde gelegt werden. Es wird als bekannt vorausgesetzt, daß Moiré-Streifen bei der Überlagerung streifenförmig ähnlicher Muster in der Richtung entstehen, welche senkrecht auf der Winkelhalbierenden des eingeschlossenen Winkels aus zwei Vorzugsrichtungen der verschiedenen besagten Muster stehen.

Im Falle eines handelsüblichen Farb-LC-Displays sind die Subpixel in Spalten angeord­ net, wobei genau jede dritte Spalte ausschließlich rote Subpixel enthält. Da im gewähl­ ten Ausführungsbeispiel sowohl für die Wiedergabe der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) als auch für die Erzeugung des Maskenbildes handelsübliche Farb-LC-Displays verwendet wer­ den, ist demnach eine der für die Ermittlung der Winkelhalbierenden in Betracht zu ziehende Richtung stets die Vertikale. Die jeweils zweite Richtung ergibt sich, wenn man auf dem Maskenbild einen ausgewählten roten Subpixel mit einem anderen durch eine Gerade verbindet. (Bezugspunkte seien stets die unteren linken Ecken der Subpi­ xel).

In Fig. 11 ist dies für eine solche Gerade beispielhaft dargestellt. Die resultierende Win­ kelhalbierende ist mit einer Strichlinie dargestellt, während die Mittelsenkrechte auf der Winkelhalbierenden die Ausbreitungsrichtung des zugeordneten Moiré-Streifens angibt. Für alle weiteren in Fig. 11 dargestellten Verbindungsgeraden bzw. -richtungen zweier roter Wellenlängenfilter β_pq des Maskenbildes lassen sich so analog die korre­ spondierenden Ausbreitungsrichtungen für Moiré-Streifen ermitteln. Darüberhinaus gibt es noch eine Vielzahl weiterer relevanter Richtungen, die wegen der ausschnitt­ weisen Darstellung des Maskenbildes hier nicht ersichtlich sind.

Die Wahrnehmbarkeit der Moiré-Streifen hängt unmittelbar zusammen mit der Raum­ frequenz der roten Wellenlängenfilter β_pq auf den Verbindungsgeraden. Je geringer der Abstand der roten Wellenlängenfilter β_pq auf den Geraden ist, d. h. je höher die Raum­ frequenz der roten Wellenlängenfilter β_pq ist, um so deutlicher sind die entsprechenden Moiré-Streifen wahrnehmbar.

Da sich in einer Anordnung nach Fig. 2 bzw. Fig. 11 aber gleichzeitig sehr viele Moiré- Streifen entwickeln, ist für einen Betrachter keine dominierende Moiré-Vorzugsrichtung wahrzunehmen.

Sämtliche hier dargelegten Überlegungen gelten gleichermaßen auch für die grünen und blauen Bildelemente α_ij bzw. Wellenlängenfilter β_pq, wodurch auch dort eine Ver­ minderung der Moiré-Effekte erzielt wird.

Die Gründe für die verbesserte Textlesbarkeit - verglichen mit bekannten Schwarz- Weiß-Barriereverfahren - sollen im folgenden anhand der Fig. 12 und der Fig. 13 erläu­ tert werden. Fig. 12 zeigt beispielsweise die Verhältnisse bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Schwarz-Weiß-Barriere, wenn auf eine für das sichtbare Licht trans­ parente Spalte T drei opake Spalten S folgen, was einer Barriere für ein System mit vier Ansichten entspricht.

Werden wellenlängenabhängige Maskenbildstrukturen ganz ohne opake Flächen ver­ wendet, wie beispielsweise in Fig. 13 gezeigt, und wird beiden Maskenbildstrukturen nach Fig. 12 und Fig. 13 gewöhnlicher Text untergelegt, so ist unter der Schwarz-Weiß- Barriere im Mittel nur ein Teil, nämlich ein Viertel der dargestellten Textfläche sichtbar. Bei der RGB-Barriere nach Fig. 13 hingegen ist der Text unter jedem Filter sichtbar. Dies erleichtert die Textlesbarkeit ganz wesentlich.

Bezugszeichenliste

1

Betrachter

2

Farb-LC-Display mit Bildelementen α_ij

3

Farb-LC-Display mit Wellenlängenfiltern β_pq

4

Beleuchtungsquelle

5

Ansteuerschaltung

6

Ansteuerschaltung

7

Betrachtungsraum

8

Wellenlängenfilter-Array
α_ij

Bildelemente in Zeilen i und Spalten j
β_pq

Wellenlängenfilter in Zeilen p und Spalten q
λ_b

Tranzparenzwellenlängen/-wellenlängebereiche
i, p Zeilen
j, q Spalten
z Abstand
R, G, B Subpixel der Grundfarben (rot, grün, blau) als Bild­ elemente α_ij

R', G', B' Subpixel der Grundfarben (rot, grün, blau) als Wel­ lenlängenfilter β_pq

Claims (15)

1. Verfahren zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes, bei dem eine Vielzahl einzelner Bildelemente α_ij in einem Raster aus Zeilen i und Spalten j gleichzeitig sichtbar gemacht wird,

• - wobei die Bildelemente α_ij Teilinformationen aus mehreren Ansichten A_k (k = 1 . . . n) der Szene/des Gegenstandes wiedergeben und
• - benachbarte Bildelemente α_ij Licht verschiedener Wellenlängen λ bzw. Wellenlän­ genbereiche Δλ abstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß
• - für das von den Bildelementen α_ij abgestrahlte Licht Ausbreitungsrichtungen vor­ gegeben werden, die von der Wellenlänge λ bzw. dem Wellenlängenbereich Δλ dieses Lichtes abhängig sind,
• - wobei sich die Ausbreitungsrichtungen innerhalb eines Betrachtungsraumes (7), in dem sich der/die Betrachter (1) aufhalten, in einer Vielzahl von Schnittpunkten, die jeweils einer Betrachtungsposition entsprechen, kreuzen,
• - wodurch von jeder Betrachtungsposition aus ein Betrachter (1) mit einem Auge überwiegend Teilinformationen einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Teilinformationen einer zweiten Auswahl aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) optisch wahrnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreitungsrich­ tungen vorgegeben werden durch ein oder mehrere Arrays aus einer Vielzahl einzelner, in Zeilen p und Spalten q angeordneter Wellenlängenfilter β_pq, die dem Raster mit den Bildelementen α_ij in Blickrichtung vor- und/oder nachgeordnet sind, wobei jeweils ein Bildelement α_ij mit mehreren zugeordneten Wellenlängen­ filtern β_pq oder ein Wellenlängenfilter β_pq mit mehreren zugeordneten Bildelement α_ij derart korrespondieren, daß jeweils die Verbindungsgerade zwischen der Flä­ chenmitte eines sichtbaren Abschnittes des Bildelementes α_ij und der Flächenmitte eines sichtbaren Abschnittes des Wellenlängenfilters β_pq einer Ausbreitungs­ richtung entspricht.

3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung von Teilinformationen aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) zu Bild­ elementen α_ij der Position i,j nach der Funktion vorgenommen wird
mit

• - i dem Index eines Bildelementes α_ij in einer Zeile des Rasters,
• - j dem Index eines Bildelementes α_ij in einer Spalte des Rasters,
• - k der fortlaufenden Nummer der Ansicht A_k (k = 1 . . . n), aus der die Teilinformation stammt, die auf einem bestimmten Bildelement α_ij wiedergegeben werden soll,
• - n der Gesamtzahl der jeweils verwendeten Ansichten A_k (k = 1 . . . n),
• - c_ij einer wählbaren Koeffizientenmatrix zur Kombination bzw. Mischung der ver­ schiedenen von den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) stammenden Teilinformationen auf dem Raster und
• - IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängenfilter β_pq in Abhängigkeit von ihrer Transparenzwellenlän­ ge/ihrem Transparenzwellenlängenbereich λ_b nach folgender Funktion zu einem Maskenbild kombiniert werden
mit

• - p dem Index eines Wellenlängenfilters β_pq in einer Zeile des Arrays,
• - q dem Index eines Wellenlängenfilter β_pq in einer Spalte des Arrays,
• - b einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlägenfilter β_pq an der Position p,q eine der vorgesehenen Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b festlegt und Werte zwischen 1 und b_max haben kann,
• - n_m einem ganzzahligen Wert größer "Null", der bevorzugt der Gesamtzahl k in dem Kombinationsbild dargestellten Ansichten A_k entspricht,
• - d_pq einer wählbaren Maskenkoeffizientenmatrix zur Variation der Erzeugung ei­ nes Maskenbildes und
• - IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand z zwischen dem Array aus Wellenlängenfiltern β_pq und dem Ra­ ster aus Bildelementen α_ij, in Blickrichtung gemessen, nach folgender Gleichung festgelegt wird:
worin bedeuten

• - s_p den mittleren horizontalen Abstand zwischen zwei Wellenlängenfiltern β_pq, wenn das Array mit den Wellenlängenfiltern β_pq in Blickrichtung eines Betrachters hinter dem Raster aus Bildelementen α_ij angeordnet ist, oder den mittleren hori­ zontalen Abstand zwischen zwei Bildelementen α_ij, wenn das Raster aus Bildele­ menten α_ij in Blickrichtung eines Betrachters hinter dem Array mit den Wellenlän­ genfiltern β_pq angeordnet ist,
• - p_d die mittlere Pupillendistanz bei einem Betrachter und
• - d_a einen wählbaren Betrachtungsabstand, der im wesentlichen dem mittleren aller im gesamten Betrachtungsraum möglichen Abstände zwischen dem Raster aus Bildelementen α_ij und einem Betrachter bzw. einer Betrachtungsposition ent­ spricht.

6. Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes nach einem der vorgenannten Verfahrensschritte, dadurch gekennzeichnet, daß

• - zur Wiedergabe von Teilinformationen aus den Ansichten A_k (k = 1 . . . n) ein Farb-LC- Display (2) mit separat ansteuerbaren Subpixeln R, G, B vorgesehen ist, wobei je­ weils ein Subpixel R, G, B in der Zeile i und in der Spalte j einem Bildelement α_ij entspricht,
• - das Farb-LC-Display (2) mit einer Ansteuerschaltung gekoppelt ist, die auf den Subpixeln R, G, B Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) nach der Funktion generiert
  
• - und ein Array aus einer Vielzahl von Wellenlängenfiltern β_pq, bezogen auf die Blickrichtung eines Betrachters, dem Farb-LC-Display (2) in einem vorgegebenen Abstand z vor- und/oder nachgeordnet ist, wobei mit der Position der Wellenlän­ genfilter β_pq im Array für das von den Subpixeln R, G, B ausgehende Licht Ausbrei­ tungsrichtungen vorgegeben sind, die sich in Betrachtungspositionen schneiden, von denen aus Teilinformationen einer ersten Auswahl der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) in überwiegender Anzahl von dem einen und Teilinformationen einer zweiten Auswahl der Ansichten A_k (k = 1 . . . n) in überwiegender Anzahl von dem anderen Auge eines oder mehrerer Betrachter (1) wahrnehmbar sind.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Array aus Wel­ lenlängenfiltern β_pq ein Farb-LC-Display (3) mit Subpixeln R', G', B' vorgesehen ist, die nach der Funktion in Zeilen p und Spalten q angesteuert sind
mit

• - p dem Index eines Wellenlängenfilters β_pq in einer Zeile des Arrays,
• - q dem Index eines Wellenlängenfilter β_pq in einer Spalte des Arrays,
• - b einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlägenfilter β_pq an der Position p, q eine der vorgesehenen Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche λ_b festlegt und Werte zwischen 1 und b_max haben kann,
• - n_m einem ganzzahligen Wert größer "Null", der bevorzugt der Gesamtzahl k in dem Kombinationsbild dargestellten Ansichten A_k entspricht,
• - d_pq einer wählbaren Maskenkoeffizientenmatrix zur Variation der Erzeugung ei­ nes Maskenbildes und
• - IntegerPart einer Funktion zur Erzeugung der größten ganzen Zahl, die das in eckige Klammern gesetzte Argument nicht übersteigt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Farb-LC-Display (3) mit einer Ansteuerschaltung (6) zur Veränderung der Transparenz der Subpi­ xel R', G', B' gekoppelt ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Blickrichtung eines Betrachters (1) dem Farb-LC-Display (2) mit den Subpixeln R, G, B und dem Farb-LC-Display (2) mit den Subpixeln R', G', B' eine flächige Be­ leuchtungsquelle (4), die weißes Licht ausstrahlt, nachgeordnet ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Array aus Wellenlängenfiltern β_pq und die zugeordnete flächige Beleuchtungs­ quelle (4) Teile einer Baueinheit sind, bevorzugt eines elektrolumineszenten Dis­ plays, einer Elektronenstrahlröhre, eines Plasmadisplays, eines laserstrahlbeleuchteten Displays, eines LED-Displays, eines Feldemissionsdisplays oder eines polymer-basierten Anzeigegerätes.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen, welche die einzelnen Wellenlängenfilter β_pq im Array einnehmen, einen vieleckigen, bevorzugt quadratischen, besonders bevorzugt rechteckigen Umriß aufweisen.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Farb-LC-Display (2) mit Subpixeln R, G, B und das Array aus Wellenlängenfil­ tern β_pq zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, wobei der in Blickrichtung gemessene Abstand z zwischen dem Farb-LC-Display (2) und dem Array aus Wellenlängenfiltern β_pq 1 mm bis 10 mm beträgt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Baueinheit aus dem Farb-LC-Display (2) und dem Array aus Wellenlängenfiltern β_pq in Blickrichtung eines Betrachters (1) eine Linse, bevorzugt eine Fresnellinse vor­ geordnet ist, wodurch je nach Ausbildung der Linse eine reelle oder virtuelle Ab­ bildung der räumlichen Darstellung der Szene/des Gegenstandes für den Be­ trachter entsteht.

14. Anordnung zur wahlweise räumlichen oder zweidimensionalen Darstellung nach den Ansprüchen 6 bis 13, jedoch ausgestattet mit Mitteln zur Veränderung der Transmissionseigenschaften der Wellenlängenfilter β_pq derart, daß die Wellenlän­ genfilter β_pq je nach Ansteuerung entweder zwecks dreidimensionaler Darstellung gemäß Anspruch 7 ausgebildet oder zwecks zweidimensionaler Darstellung in ih­ rer Gesamtheit so transparent wie möglich, d. h. für das sichtbare Licht möglichst durchlässig, sind.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ansteuerschal­ tung vorgesehen ist, mit der wahlweise eine Auswahl der Wellenlängenfilter β_pq oder die Gesamtheit der Wellenlängenfilter β_pq hinsichtlich ihrer Transmissionsei­ genschaften umschaltbar sind, wodurch wahlweise entweder die gesamte Dar­ stellung der Szene/des Gegenstandes von der räumlichen auf die zweidimensio­ nale Darstellung oder lediglich ausgewählte Ansichtsbereiche von der räumlichen auf die zweidimensionale Darstellung verändert werden können.