DE10005335C2

DE10005335C2 - Verfahren und Vorrichtung zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts

Info

Publication number: DE10005335C2
Application number: DE10005335A
Authority: DE
Inventors: Matthias Buck; Walter Gillner; Helmut Jorke
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: US20010043213A1; US6867775B2; EP1124385A3; JP4768138B2; ATE257998T1; DE50101305D1; JP2001298756A; DE10005335A1; EP1124385B1; EP1124385A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8.

Üblicherweise werden zur mehrdimensionalen Darstellung, insbesondere dreidimensionalen Darstellung, eines in einem Rechner erzeugten virtuellen Objekts Projektionseinrich tungen oder Anzeigeeinrichtungen zur Projektion bzw. Darstellung des Objekts in Form eines 3D-Bildes (3D = dreidimensional) verwendet. Beispielsweise werden dazu Brillen verwendet, bei denen die Positionen der Augen des jeweiligen Betrachters zur weitgehend realitätsnahen, perspektivischen Sicht derart berücksichtigt werden, daß für jedes Auge mittels der Brille ein zugehöriges Bild erzeugt wird. Dies erfolgt beispielsweise mittels Projek toren mit unterschiedlich gerichteter Polarisation für die rechte bzw. linke Bilddarstellung. Ein weiteres Verfahren neben der Polarisationsfiltertechnik ist das Verfahren mit Liquid-Crystal-Shutterbrillen (LC-Shutterbrille oder nur Shutterbrille genannt). Dabei werden mittels sogenannter LC-Shutter, welche im Projektor oder in der Brille ange ordnet sind, das rechte und das linke Halbbild synchron taktgesteuert auf einer Projektionsfläche dargestellt. Im gleichen Wechseltakt gibt die Shutterbrille betrachter seitig die Sicht auf das passende Halbbild frei. Die Taktfrequenz der Umschaltung zwischen linkem und rechtem Glas (= Auge des Betrachters) der Shutterbrille wird maß geblich durch Vermeidung eines sogenannten Flimmereffekts bestimmt. Für eine flimmerfreie Wahrnehmung des sogenannten Stereobilds beträgt die Wechselfrequenz etwa 50 Hz.

Beide hier beschriebenen Systeme (Polarisationsfilter oder Shutterbrille) erlauben lediglich die 3D-Darstellung des virtuellen Objekts nur für einen Betrachter, d. h. für eine Position in einem Raum. Bei einem Positionswechsel des Betrachters bzw. bei mehreren Betrachtern in einem Raum ändert sich die jeweilige Sicht des Betrachters bzw. der Betrachter auf das virtuelle Objekt derart, daß dieses nicht ortsfest im Raum erscheint, wodurch es positions abhängig zu Verzerrungen oder Stauchungen des dargestellten virtuellen Objekts kommt.

Aus der Schrift DE 196 41 480 A1 ist ein Verfahren zur stereo skopischen Projektion von 3D-Bilddarstellungen bekannt, bei welchem die dem rechten und linken Auge eines Betrachters zu geordnete Bilddarstellung abwechselnd sequentiell auf einer Bildanzeigeeinrichtung dargestellt werden und damit synchron mit einer bestimmten Taktfrequenz eine von dem Betrachter ge tragen Shutter-Brille abwechselnd lichtdurchlässig bzw. licht sperrend geschaltet ist.

Alternativ beschreibt die DE 198 08 264 A1 ein 3D-Laserprojek tionsverfahren mit hohem Bildkontrast, bei dem die aus je drei Linien bestehenden Spektren der Halbbilder einen charakteri stischen Versatz auf weisen. Durch die hohe Trennschärfe di elektrischer Interferenzfilter kann ein Betrachter die beiden Halbbilder separat wahrnehmen. Der daraus resultierende Vor teil besteht in einer identischen Erregung der Farbrezeptoren im rechten und linken Auge mit der Folge einer farb-identi schen Wahrnehmung der beiden Halbbilder.

Ein Verfahren zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts für eine Mehrzahl von Betrachtern zeigt die WO 98/15869 A1. Hierbei wird für den jeweiligen Betrachter eine zugehörige Position im Raum bestimmt und anhand dieser Position ein die perspektivische Sicht des zugehörigen Betrachters repräsentie rendes Bild für das Objekt erzeugt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts für eine Mehr zahl von Betrachtern anzugeben, welches eine weitgehend reali tätsnahe Darstellung des Objekts für mehrere Betrachter auf verschiedenen Positionen ermöglicht. Darüber hinaus ist eine besonders einfache Vorrichtung zur mehrdimensionalen Darstel lung eines Objekts für eine Mehrzahl von Betrachtern anzuge ben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patent anspruchs 8. Bei dem Verfahren zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts für eine Mehrzahl von Betrachtern wird für den jeweiligen Be trachter eine zugehörige Position im Raum bestimmt und anhand der Position ein die perspektivische Sicht des zugehörigen Be trachters repräsentierendes Bild für das Objekt erzeugt.

Zweckmäßigerweise wird zur Erzeugung des dem jeweiligen Be trachter zugehörigen Bilds aus einem Strahlenspektrum einer Bildanzeigeeinrichtung eine Mehrzahl von Spektralbereichen herausgefiltert. Hierbei werden zur Erzeugung von verschiede nen, die betreffenden Positionsperspektiven beschreibenden Bildern unterschiedliche Strahlen- oder Emissionsspektren der Bildanzeigeeinrichtung ausgekoppelt. Dabei werden als Spektralbereiche schmalbandige Frequenzbänder, insbesonde re die drei Farbrezeptoren repräsentierenden Spektralbereiche, ausgekoppelt. Die drei Farbrezeptoren, welche die drei für das menschliche Auge wahrnehmenden Grundfarben rot, grün und blau sind, weisen eine besonders hohe Spektralreinheit auf.

Bedingt durch die hohe Spektralreinheit der Grundfarben rot, grün und blau werden vorzugsweise für jeden Betrachter besonders schmalbandige und benachbarte Frequenzbänder von ca. 5 bis 20 nm herausgefiltert. Die für jeden einzelnen Betrachter ausgekoppelten und auch als Frequenztripel bezeichneten Frequenzbänder für die drei Grundfarben liegen bevorzugt innerhalb des Emissionsspektrums der einzelnen Farbrezeptoren des menschlichen Auges. Beispielsweise werden für die Farben rot, grün und blau die repräsen tierenden Frequenzbänder von 445 bis 455 nm, von 515 bis 525 nm bzw. von 605 bis 615 nm für einen einzelnen Betrachter ausgekoppelt.

Durch eine derartige positionsabhängige Bilddarstellung für jeden einzelnen Betrachter ist es ermöglicht, daß mehrere Be trachter sich simultan in einer Umgebung, z. B. einem Raum, be wegen können und dabei jeweils die von ihrer Position wahrge nommene Sicht auf das Objekt betrachten können. Somit ist das Verfahren insbesondere multi-user-fähig und somit für Team arbeiten einsetzbar, bei welchen mehrere Personen gleichzeitig an einem Objekt möglichst realitätsnah arbeiten können. Darü ber hinaus ist eine Mehrseitenprojektion des Objekts gegeben.

Zur weitgehend realitätsnahen virtuellen Darstellung des Objekts werden für jeden Betrachter zwei Bilder (im weiteren Halbbilder genannt) erzeugt, wobei diese das linke bzw. das rechte Auge repräsentierende Bildinformationen umfassen. Hierdurch werden die durch den Abstand der Augen bedingten zwei verschiedenen Perspektiven des einzelnen Betrachters berücksichtigt.

Zur für die dreidimensionale Wahrnehmung erforderlichen Trennung der den Augen des Betrachters jeweils zugehörigen Halbbilder werden vorzugsweise benachbarte unterschiedliche Spektralbereiche aus dem Emissions- oder Strahlenspektrum der Bildanzeigeeinrichtung ausgekoppelt. Je nach Vorgabe des Systems werden für einen ersten Betrachter für beide Augen jeweils um die zugehörigen Spektrallinien für die Grundfarben als Frequenzbänder ca. 5 bis 20 nm (auch Halbwertsbreite genannt) ausgekoppelt. D. h. für das linke Auge werden für die Farben rot, grün und blau beispiels weise die Frequenzbänder von 445 bis 455 nm, von 515 bis 525 nm bzw. von 605 bis 615 nm (auch als ein Frequenztripel FT1 bezeichnet) und für das rechte Auge die Frequenzbänder 460 bis 470 nm, 530 bis 540 nm bzw. 620 bis 630 nm ausge koppelt. Für den zweiten Betrachter werden die Frequenz bänder entsprechend verschoben und um die Spektrallinien von z. B. 480, 550 bzw. 635 nm ausgekoppelt.

Zusätzlich oder alternativ werden die beiden Halbbilder des jeweiligen Betrachters mit einer zugehörigen Taktsequenz angezeigt. Hierdurch kann die Anzahl der Betrachter gegen über der nur auf Interferenzfilterung basierenden Trennung der Bilder bzw. der Halbbilder für mehrere und einzelne Betrachter zur positionsabhängigen 3D-Darstellung des Objekts vergrößert werden. Darüber hinaus wird durch eine entsprechende Vorgabe der Taktfrequenz von z. B. größer als 50 Hz, insbesondere von ca. 160 bis 180 Hz, der sogenannte Flimmereffekt weitgehend vermieden bzw. unterdrückt.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist gegeben für mehrere Betrachter, indem bei gleicher Taktsequenz unter schiedliche Spektralbereiche oder Frequenztripel ausge koppelt werden. Alternativ werden für mehrere Betrachter bei unterschiedlicher Taktsequenz gleiche Spektralbereiche oder Frequenztripel ausgekoppelt. Für eine nochmalige Vergrößerung der Anzahl der Betrachter und der gleich zeitigen Bilddarstellung werden zusätzlich Polarisations filter verwendet, die unterschiedlich linear oder zirkular polarisiert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts für eine Mehrzahl von Betrachtern verfügt über eine dem jeweiligen Betrachter zugehörigen Bildaufnahmeeinrichtung sowie eine dem jeweiligen Betrachter zugehörige Meßein richtung zur Bestimmung seiner Position im Raum und einer Mehrzahl von Bildanzeigeeinrichtungen zur Darstellung eines die perspektivische Sicht des zugehörigen Betrachters repräsentierenden Bilds für das Objekt anhand der Position des Betrachters. Hierdurch ist es ermöglicht, daß gleich zeitig von mehreren Betrachtern das gleiche Objekt aus der dem jeweiligen Betrachter zugehörigen perspektivischen Sicht besonders realitätsnah und weitgehend verzerrungsarm wahrgenommen wird. Als Bildanzeigeeinrichtung dient bei spielsweise ein sogenannter CRT-Monitor, ein LCD-Panel, ein Projektionsdisplay, ein Laser-Projektor oder ein Plasmadisplay. Für eine dem jeweiligen Betrachter positionsabhängige Darstellung des Objekts und somit zur Darstellung von unterschiedlichen Bildinformationen für jeden Betrachter ist als Bildaufnahmeeinrichtung für jeden Betrachter zweckmäßigerweise eine Brille vorgesehen.

Zur Trennung der jeden einzelnen Betrachter charakteri sierenden Halbbilder des darzustellenden Objekts sind mindestens zwei vorgebbare Interferenzfilter vorgesehen. D. h. für jedes Auge des Betrachters werden als Halbbild die Grundfarben rot, grün und blau zugehörigen Spektralbereiche (= Frequenztripel) herausgefiltert, wobei als Spektral bereiche für das linke Auge bzw. für das rechte Auge eng benachbarte und somit unterschiedliche Spektralbereiche ausgekoppelt werden. Dazu sind die Interferenzfilter besonders schmalbandig ausgeführt und weisen einen für die jeweilige Grundfarbe schmalen Durchlässigkeitsbereich auf.

Als Interferenzfilter ist vorzugsweise ein dielektrisches Filter vorgesehen. Hierdurch ist in besonders einfacher Art und Weise eine 3D-Darstellung des Objekts zum einen für jedes Auge und/oder für jeden Betrachter getrennt mit den zugehörigen unterschiedlichen Bildinformationen für die jeweilige Betrachterposition ermöglicht.

Zur Erhöhung der Anzahl der Betrachter ist zusätzlich ein Liquid-Crystal-Shutter vorgesehen. Bei der Verwendung von LC-Shutter, welche beispielsweise an der Bildaufnahme einrichtung, z. B. der Brille, bzw. an der Bildanzeige einrichtung, z. B. dem Projektor, angeordnet sind, ist durch Erhöhung der Taktfrequenz der sogenannte Flimmereffekt weitgehend vermieden.

Beispielhaft sind zur besseren Erläuterung verschiedene, alternative Ausführungen der Vorrichtung für zwei Betrachter wie folgt beschrieben:
Vorrichtung A umfaßt beispielsweise je Frequenztripel eine Bildanzeigeeinheit und je Betrachter eine Bildaufnahme einheit und eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Position des Betrachters, um eine positionsäbhängige 3D-Darstellung eines Objekts wie folgt zu ermöglichen:
Betrachter 1 Perspektive 1 Frequenztripel 1
Perspektive 2 Frequenztripel 2
Betrachter 2 Perspektive 3 Frequenztripel 3
Perspektive 4 Frequenztripel 4
ODER
Vorrichtung B umfaßt beispielsweise je Frequenztripel eine Bildanzeigeeinheit und je Betrachter eine Bildaufnahme einheit, einen Shutter und eine Meßeinrichtung zur Bestimmung der Position des Betrachters, um eine positions abhängige Darstellung eines Objekts wie folgt zu ermöglichen:
Betrachter 1 Perspektive 1 Frequenztripel 1 Shutter auf
Perspektive 2 Frequenztripel 2 Shutter auf
Betrachter 2 Perspektive 3 Frequenztripel 1 Shutter zu
Perspektive 4 Frequenztripel 2 Shutter zu
ODER
Vorrichtung C umfaßt beispielsweise je Frequenztripel eine Bildanzeigeeinheit und je Betrachter eine Bildaufnahme einheit, einen Shutter und eine Meßeinrichtung zur Be stimmung der Position des Betrachters, um eine positions abhängige Darstellung eines Objekts wie folgt zu ermöglichen:
Betrachter 1 Perspektive 1 Frequenztripel 1 Shutter auf
Perspektive 2 Frequenztripel 1 Shutter zu
Betrachter 2 Perspektive 3 Frequenztripel 2 Shutter auf
Perspektive 4 Frequenztripel 2 Shutter zu
(mit Perspektive 1 und 2 bzw. 3 und 4 = Augenperspektive des jeweiligen Betrachters 1 oder 2, Frequenztripel 1 bis 4 = jeweils 3 Frequenzbänder für die Grundfarben rot, grün und blau, Shutter = LC-Shutter)

In Abhängigkeit von der Darstellung in einem Raum mit mehreren Wänden (= Mehrseitenprojektion) sowie in Abhängig keit von der Art und Weise der Ausführung der Vorrichtung sind beispielsweise für jede Wand je Betrachter zwei Bildanzeigeeinrichtungen und je Betrachter eine Bild aufnahmeeinrichtung oder für jede Wand je Betrachter eine zugehörige Bildanzeige- und Bildaufnahmeeinrichtung vorgesehen. Mit anderen Worten: Für jedes Frequenztripel ist jeweils eine zugehörige Bildanzeigeeinrichtung vorgesehen. Bei einer Kombination von Interferenzfilterung und LC-Shuttertechnik kann die Anzahl der Bildanzeige einrichtungen reduziert werden. Bei einer allein auf Interferenzfilterung basierenden Vorrichtung ist je Frequenztripel eine Bildanzeigeeinrichtung vorgesehen. Somit kann die Anzahl der LC-Shutter, der Interferenzfilter und/oder der Bildanzeigemittel je nach Ausführungsform der Vorrichtung sowie Ausführung des Raums in geschlossener oder offener Umgebung variieren. Die Anzahl der Bildauf nahmeeinrichtung, z. B. der Brille, entspricht bevorzugt der Anzahl der vorgegebenen Betrachtern.

Für einen Online-Betrieb der Vorrichtung, z. B. für eine die Bewegung des Betrachters und somit die Änderung der perspektivischen Sicht berücksichtigenden Darstellung des Objekts, ist als Meßeinrichtung ein Sensor zur Positions bestimmung vorgesehen, der mittels einer drahtlosen Über tragung Daten zur Position an eine Rechnereinheit, z. B. an einen Grafikrechner, überträgt. Anhand der Daten wird mittels des Rechners die jeweilige perspektivische Sicht des Betrachters auf das Objekt ermittelt und anhand der Bildanzeigeeinrichtung das entsprechende perspektivische Bild erzeugt.

Je nach Art und Ausführung kann für alle Bildanzeige einrichtungen ein gemeinsamer zentraler Rechner vorgesehen sein. Alternativ kann jede Bildanzeigeeinrichtung einen zugehörigen Rechner aufweisen. Je nach Art und Ausführung werden dann mittels des Rechners anhand der Bildanzeige einrichtungen die beiden Halbbilder für jeden Betrachter oder ein Bild für jeden Betrachter erzeugt, wobei bei letzterem die Trennung der beiden Halbbilder mittels der LC-Shutter erfolgt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch eine positionsabhängige 3D- Darstellung des Objekts mehrere Betrachter gleichzeitig und gemeinsam dieses Objekt aus verschiedenen Perspektiven betrachten können. Insbesondere ist es mit diesem Verfahren ermöglicht, daß bei gemeinsamen Arbeiten von mehreren Personen eine weitgehend realitätsnahe die jeweilige Position des Betrachters repräsentierende Sicht auf das Objekt im zugehörigen Bild dargestellt wird, wodurch eine gegenüber bisherigen Systemen verbesserte Visualisierung, insbesondere möglichst verzerrungsarme Visualisierung, von virtuell erzeugten Objekten ermöglicht ist. Durch das hier beschriebene Verfahren und die dabei eingesetzte Vorrich tung ist darüber hinaus eine besonders hohe Bildtrennung für die Augenperspektiven eines einzelnen Betrachters und/oder für die positionsabhängigen Perspektiven mehrerer Betrachter ermöglicht. Sogenannte durch seitliche Kopfbe wegung verursachte Geisterbilder sind sicher vermieden. Die Projektion des Objekts in Form eines 3D-Bildes ist dabei unabhängig von der Projektionsfläche und kann auf eine beliebige Wand projiziert werden. Insbesondere ist bei seitlicher Betrachterposition zur Projektionsfläche eine besonders hohe Bildtrennung ermöglicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts für mehrere Betrachter,

Fig. 2 schematisch eine Bildanzeigevorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 schematisch eine Bildaufnahmeeinrichtung gemäß Fig. 1, und

Fig. 4 bis 6 mehrere Diagramme zur Darstellung der Aus kopplung verschiedener Spektralbereiche für verschieden ausgeführte Vorrichtungen gemäß Fig. 1.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur mehrdimensionalen Darstellung eines Bildes für ein Objekt O auf einer Fläche 2 für eine Mehrzahl von Betrachtern B1 bis Bn. Die Fläche 2 ist beispielsweise eine Projektionsfläche in einem Raum 4. Alternativ kann die Fläche 2 auch in einer offenen Umgebung angeordnet sein.

Die Betrachter B1 bis Bn weisen hinsichtlich ihrer Betrachtung des Objekts O auf der Fläche 2 unterschiedliche Positionen P1 bis Pn und somit unterschiedliche perspekti vische Sichten S_2n-1 bis S_2n auf das Objekt O auf. Bedingt durch den Abstand der Augen eines jeden Betrachters B1 bis Bn umfaßt jeder Betrachter B1 bis Bn zwei Perspektiven S₁ und S₂ bzw. 2_n-1 und 2_n.

Zur Projektion des Objekts O in Form eines Bildes auf eine der Flächen 2 des Raums 4 sind eine Mehrzahl von Bild anzeigeeinrichtungen 6 vorgesehen. Je nach Art und Ausführung der Bildanzeigeeinrichtungen 6 können diese vor- oder rückseitig zur Fläche 2 angeordnet sein. Als Bild anzeigeeinrichtung 6 ist beispielsweise ein LCD-Display, ein Plasma-Display, ein Laser-Projektor oder ein Röhrenprojektor vorgesehen.

In der Fig. 2 ist schematisch eine derartige Bildanzeige einrichtung 6 dargestellt. Die Bildanzeigeeinrichtung 6 umfaßt zur Erzeugung von Bildern für das Objekt O für zwei verschiedene Perspektiven S1 und S2 oder S3 und S4 zwei Strahler 8 auf, denen jeweils ein Interferenzfilter 10 zur Trennung der beiden Bilder für die verschiedenen Perspek tiven S1 und S2 zugeordnet ist. Mittels des jeweiligen Interferenzfilters 10 wird für das zu erzeugende Bild des Objekts O aus dem Strahlenspektrum der Bildanzeige einrichtung 6 eine Mehrzahl von vorgebbaren Spektral bereichen λ1 bis λ3 für die Perspektive S1 bzw. von vorgebbaren Spektralbereichen λ4 bis λ6 für die Perspektive S2 herausgefiltert. Dabei werden für die jeweilige Perspektive S1 und S2 unterschiedliche Spektralbereiche λ1 bis λ3 bzw. λ4 bis λ6 ausgekoppelt, die im Strahlenspektrum eng benachbart sind.

Als Spektralbereiche λ1 bis λ3 und λ4 bis λ6 für die jeweilige Perspektive S1 bzw. S2 werden schmalbandige Frequenzbänder von ca. 5 bis 20 nm aus dem Strahlen- oder Emissionsspektrum der Bildanzeigeeinrichtung 6 ausge koppelt. Bevorzugt umfassen die Frequenzbänder jene Spektralbereiche λ1 bis λ6, die in den Spektralbereichen für die Grundfarben rot, grün und blau liegen, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Die beiden Perspektiven S1 und S2 können zum einen die verschiedenen Augenperspektiven eines einzelnen Betrachters B1 sein. Alternativ können es aber auch zwei verschiedene Perspektiven S1 und S3 von verschiedenen Betrachtern B1 bzw. B2 sein.

Zur Trennung der für einen einzelnen Betrachter B1 bis Bn erforderlichen zwei Halbbilder bzw. zur Trennung von für mehrere Betrachter B1 bis Bn erforderlichen Bilder kann die Bildanzeigeeinrichtung 6 additiv zum Interferenzfilter 10 einen LC-Shutter 12 aufweisen. Dabei wird mittels eines Synchronisiersignals das jeweilige LC-Shutter 12 zur Trennung der Bilder für die beiden Perspektiven S1 und S2 abwechselnd mit einer Taktsequenz geöffnet und geschlossen.

Alternativ zur Ausführung der Bildanzeigeeinrichtung 6 mit den Interferenzfiltern 10 und/oder den LC-Shuttern 12 ist in Fig. 3 eine Bildaufnahmeeinrichtung 14 dargestellt. Als Bildaufnahmeeinrichtung 14 ist beispielhaft eine dem jeweiligen Betrachter B1 bis Bn zugehörige Brille vorgesehen. Die Bildaufnahmeeinrichtung 14 umfaßt zur Trennung der Halbbilder des einzelnen Betrachters B1 bis B2 das Interferenzfilter 10. Additiv kann zur Trennung der Halbbilder der LC-Shutter 12 vorgesehen sein. Je nach Art und Vorgabe kann die Vorrichtung 1 verschiedenartig ausgeführt sein. D. h. die Bildaufnahmeeinrichtung 14 und/oder die Bildanzeigeeinrichtung 10 können nur Inter ferenzfilter 10 oder eine Kombination von Interferenzfilter 10 und LC-Shutter 12 oder eine Kombination von Interferenzfilter 10, LC-Shutter 12 und Polarisationsfilter (nicht dargestellt) umfassen. Für den Fall, daß beispiels weise als Bildanzeigeeinrichtung 6 ein Laser-Projektor vorgesehen ist, sind lediglich Interferenzfilter 10 der Bildaufnahmeeinrichtung 14 eines jeden Betrachters B1 bis Bn zugeordnet, d. h. die Interferenzfilter 10 für die Bildanzeigeeinrichtung 6 können entfallen.

Zur Positionsbestimmung des jeweiligen Betrachters B1 bis Bn weist die zugehörige Bildaufnahmeeinrichtung 14 eine Meßeinrichtung 16 auf, welche die Daten zur Position des Betrachters B1 bis Bn einem nicht dargestellten Rechner z. B. drahtlos übermittelt.

In den Fig. 4 bis 6 sind verschiedene Möglichkeiten für die jeweilige Auskopplung und Trennung der Bilder mehrerer Betrachter B1 bis Bn sowie der Halbbilder des jeweils einzelnen Betrachters B1 bis Bn dargestellt.

Fig. 4 repräsentiert den Fall, in welchem für mehrere Betrachter B1 bis Bn mit verschiedenen Positionen P1 bis Pn und daraus resultierend mit verschiedenen Perspektiven S1 bis S_2n die Vorrichtung 1 bevorzugt nur Interferenzfilter 10 zur Trennung der einzelnen Bilder umfaßt, indem jeweils unterschiedliche Spektralbereiche λ1 bis λ3n* herausgefiltert werden. Dabei werden für jeden einzelnen Betrachter B1, B2 bis Bn jeweils zwei Perspektiven S1 und S2, S3 und S4 bzw. S_2n-1 und S_2n bedingt durch dessen Augenabstand mittels der Auskopplung eines zugehörigen Frequenztripels FT1 und FT2, FT3 und FT4 bzw. FT_2n-1 und FT_2n beschrieben und anhand der Bildanzeigeeinrichtung 6 in Form eines zugehörigen Bildes für das Objekt O auf der Fläche 2 dargestellt.

Als Frequenztripel FT1 bis FT2 werden jeweils drei die Spektrallinien für die Grundfarben rot, grün und blau umfassende Frequenzbänder aus dem Strahlenspektrum der Bildanzeigeeinrichtung 6 ausgekoppelt. Für den Betrachter 1 werden beispielsweise für das linke Auge und damit für die Perspektive S1 als Frequenztripel FT1 die Frequenzbänder 445 bis 455 nm (= blaue Farbe), 515 bis 525 nm (= grüne Farbe) und 605 bis 615 nm (= rote Farbe) ausgekoppelt. Für das rechte Auge werden entsprechend benachbarte oder verschobene Spektralbereiche λ1* bis λ3* und somit das Frequenztripel FT2 mit den Frequenzbändern 460 bis 470 nm (= blaue Farbe), 530 bis 540 nm (= grüne Farbe) und 620 bis 630 nm (= rote Farbe) ausgekoppelt. Für den Betrachter 2 werden in Analogie dazu ebenfalls geringfügig um einen Frequenzbereich verschobene Frequenztripel FT3 und FT4 verwendet. Durch eine derartige nur geringe Verschiebung der einzelnen Frequenzbänder der Frequenztripel FT1 bis FT4 aufgrund der Schmalbandigkeit ist gewährleistet, daß für alle Betrachter B1 bis Bn die jeweilige Grundfarbe herausgefiltert wird. Durch die mittels der Interferenz filter 10 gefilterten Spektralbereiche λ1 bis λ3n* nimmt der jeweilige Betrachter B1 bis Bn für jedes Auge das zugehörige Halbbild stereoskopisch und mit seinen beiden Augen das positionsbezogene Bild für das Objekt O auf.

Fig. 5 repräsentiert einen alternativen Fall, in welchem für mehrere Betrachter B1 bis Bn (beispielhaft für zwei Betrachter dargestellt) mit verschiedenen Positionen P1 bis Pn und daraus resultierend mit verschiedenen Perspektiven S1 bis S_2n die Vorrichtung 1 bevorzugt Interferenzfilter 10 und LC-Shutter 12 zur Trennung der einzelnen Bilder und/ oder Halbbilder umfaßt. Dabei werden für beide Betrachter B1 und B2 für die jeweils zugehörigen zwei Augen perspektiven S1 und S2 bzw. S3 und S4 unterschiedliche Frequenztripel FT1 und FT2 als Spektralbereiche λ1 bis λ3 bzw. λ1* bis λ3* herausgefiltert. Zur Trennung der Halb bilder der jeweiligen Augenperspektive S1 und S2 bzw. S3 und S4 werden je Betrachter B1 und B2 die unterschiedlichen Frequenztripel FT1 und FT2 mittels der Interferenzfilter 10 ausgekoppelt. Zur Trennung der Bilder der beiden Betrachter B1 und B2 sind LC-Shutter 12 vorgesehen, die für den jeweiligen Betrachter B1 und B2 unterschiedlich synchronisiert werden. D. h. wenn der LC-Shutter 12 für den Betrachter B1 offen ist, dann ist der LC-Shutter 12 von Betrachter B2 geschlossen.

Fig. 6 repräsentiert einen weiteren, alternativen Fall, in welchem für mehrere Betrachter B1 bis Bn (beispielhaft für zwei Betrachter B1 und B2 dargestellt) mit verschiedenen Positionen P1 bis Pn und daraus resultierend mit verschie denen Perspektiven S1 bis S_2n die Vorrichtung 1 bevorzugt Interferenzfilter 10 und LC-Shutter 12 zur Trennung der einzelnen Bilder und/oder Halbbilder umfaßt. Dabei werden für beide Betrachter B1 und B2 für die jeweils zugehörigen zwei Augenperspektiven S1 und S2 bzw. S3 und S4 gleiche Frequenztripel FT1 bzw. FT2 durch Auskopplung der Spektralbereiche λ1 bis λ3 bzw. λ1* bis λ3* mittels Interferenzfilter 10 verwendet. Zur Trennung der jeweiligen Augenperspektive S1 und S2 bzw. S3 und S4 sind je Betrachter B1 und B2 LC-Shutter 12 vorgesehen, die für die jeweilige Augenpersektive S1 und S2 bzw. S3 und S4 unterschiedlich synchronisiert werden. D. h. wenn der LC- Shutter 12 für den Betrachter B1 für die Perspektive S1 offen ist, dann ist der LC-Shutter 12 für die Perspektive S2 des Betrachters B1 geschlossen. Zur Trennung der Bilder der beiden Betrachter B1 und B2 werden die verschiedenen, eng benachbarten Spektralbereiche λ1 bis λ3 bzw. λ4 bis λ6 mittels Interferenzfilter 10 ausgekoppelt.

Je nach Art und Anzahl der Betrachter B1 bis Bn kann die Vorrichtung 1 additiv Polarisationsfilter zur Trennung der verschiedenen Bilder umfassen.

Im Betrieb der Vorrichtung 1 wird die mittels der jeweiligen Meßeinrichtung 16 ermittelte Position P1 bis Pn der Betrachter B1 bis Bn zur Bestimmung der verschiedenen Perspektiven S1 bis S_2n verwendet. Anhand der ermittelten Perspektiven S1 bis S_2n werden dann mittels der Bildanzeigeeinrichtung 6 ein die jeweilige Perspektive S1 bis S_2n repräsentierendes Bild des Objekts O auf der Fläche 2 erzeugt. Zur Trennung der verschiedenen Bilder sind eine entsprechende Anzahl von Interferenzfiltern 10 und Bildaufnahmeeinrichtungen 14 sowie Bildanzeigeeinrichtungen 6 vorgesehen.

Additiv können zur Erhöhung der Anzahl der Betrachter B1 bis Bn und somit zur Erhöhung der Anzahl der verschiedenen perspektivischen Bilder LC-Shutter 12 vorgesehen sein. Zur Synchronisation der LC-Shutter 12 ist bevorzugt eine nicht dargestellte zentrale oder dezentrale Rechnereinheit vorgesehen. Eine weitere Erhöhung der Anzahl der Betrachter B1 bis Bn ist durch die Verwendung von Polarisationsfiltern zur Trennung der Bilder vorgesehen.

Durch die Verwendung von Interferenzfiltern 10 zur Trennung der Bilder ist eine besonders hohe Trennschärfe erzielt. Insbesondere durch die besonders schmalbandige Durchlässig keit bei Wellenlänge der Grundfarben wird eine selektive Wahrnehmung bei den Betrachtern B1 bis Bn erreicht. Das Tageslicht mit seinem kontinuierlichen Spektrum ist weitgehend herausgefiltert und somit unterdrückt, da die Interferenzfilter 10 nur für schmale Spektralbereiche λ1 bis λ2_n der drei Grundfarben durchlässig sind.

Claims

1. Verfahren zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts (O) für eine Mehrzahl von Betrachtern (B1 bis Bn), bei dem für den jeweiligen Betrachter (B1 bis Bn) eine zugehörige Position (P1 bis Pn) im Raum bestimmt und anhand der Position (P1 bis Pn) ein die perspektivische Sicht (S1 bis S_2n) des zugehörigen Betrachters (B1 bis Bn) repräsentierendes Bild für das Objekt (O) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des den jeweiligen Betrachter (B1 bis Bn) zugehörigen Bilds aus einem Strahlenspektrum einer Bildanzeigeeinrichtung (6) eine Mehrzahl schmalbandige Frequenzbänder umfassende Spek tralbereiche (λ1 bis λ3*n) herausgefiltert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem schmale Frequenzbänder von ca. 5 bis 20 nm ausgekoppelt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem für jeden Betrachter (B1 bis Bn) zwei Bilder erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem für die beiden Bilder des jeweiligen Betrachters (B1 bis Bn) be nachbarte, unterschiedliche Spektralbereiche (λ1 bis λ3, λ1* bis λ3*) ausgekoppelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die beiden Bilder des jeweiligen Betrachters (B1 bis Bn) mit einer zugehörigen Taktsequenz angezeigt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für mehrere Betrachter (B1 bis Bn) bei gleicher Taktsequenz unterschiedliche Spek tralbereiche (λ1 bis λ3, λ4 bis λ6) ausgekoppelt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem für mehrere Betrachter (B1 bis Bn) bei unterschiedlicher Taktsequenz gleiche Spek tralbereiche (λ1 bis λ3, λ1* bis λ3*) ausgekoppelt werden.

8. Vorrichtung (1) zur mehrdimensionalen Darstellung eines Objekts (O) für eine Mehrzahl von Betrachtern (B1 bis Bn) mit einer dem jeweiligen Betrachter (B1 bis Bn) zugehörigen Bild aufnahmeeinrichtung (14) sowie einer dem jeweiligen Betrachter (B1 bis Bn) zugehörigen Meßeinrichtung (16) zur Bestimmung seiner Position (P1 bis Pn) im Raum (4) und einer Mehrzahl von Bildanzeigeeinrichtungen (6) zur Darstellung eines die per spektivische Sicht (S1 bis S_2n) des zugehörigen Betrachters (B1 bis Bn) repräsentierenden Bilds für das Objekt (O) anhand der Position (P1 bis Pn) des Betrachters (B1 bis Bn), dadurch ge kennzeichnet, dass zur Erzeugung des Bildes für den jeweiligen Betrachter (B1 bis Bn) mindestens ein vorgebbares Interferenz filter (10), mit schmalbandige Frequenzbänder umfassenden Durchlassbereichen, vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei dem als Bildaufnahmeein richtung (14) des jeweiligen Betrachters (B1 bis Bn) eine Brille vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem ein Liquid-Crystal-Shutter (12) für den jeweiligen Betrachter (B1 bis Bn) vorgesehen ist.