DE10029584A1

DE10029584A1 - Anordnung zur räumlichen Darstellung

Info

Publication number: DE10029584A1
Application number: DE10029584A
Authority: DE
Inventors: Armin Grasnick
Original assignee: 4D Vision GmbH
Current assignee: 4D Vision GmbH
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-03

Abstract

Eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene bzw. eines Gegenstandes umfaßt eine Bildwiedergabeeinrichtung, insbesondere ein Farb-LC-Display (2), zur Wiedergabe eines Bildarrays aus einer Vielzahl von Bildelementen, die in definierter Zuordnung Informationen aus mehreren Ansichten der Szene/des Gegenstandes repräsentieren, wobei von den Bildelementen Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt wird, eine Filteranodnung (3) mit mindestens zwei parallel hintereinanderliegend angeordneten statischen Filterarrays, die bezogen auf die Blickrichtung eines Betrachters (1) der Bildwiedergabeeinrichtung in einem vorgegebenen Abstand z vor- oder nachgeordnet ist, wobei die Filterarrays jeweils eine Vielzahl von in bestimmten Wellenlängenbereichen und/oder bestimmten Polarisationsrichtungen lichtdurchlässigen Filterelementen umfassen. DOLLAR A Dadurch sind an einer Vielzahl von ersten und zweiten Beobachtungsorten, die in Augenabstand zueinander angeordnet sind, überwiegend Informationen verschiedener Gruppen von Ansichten wahrnehmbar. Mit einer Einrichtung zur Verschiebung der Wellenlängenfilterarrays gegeneinander wird ein Umschalten zwischen 3-D- und 2-D-Darstellungen erreicht. Bevorzugt sind die Filterelemente als Wellenlängenfilter ausgebildet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene bzw. eines Gegenstandes mit einer Bildwiedergabeeinrichtung zur Wiedergabe eines Bildarrays aus einer Vielzahl von Bildelementen, die in definierter Zuordnung Informa tionen aus mehreren Ansichten der Szene bzw. des Gegenstandes repräsentieren, wo bei von den Bildelementen Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen abgestrahlt wird, und mit einer Filteranordnung mit mindestens zwei parallel hintereinanderlie gend angeordneten statischen Filterarrays, die bezogen auf die Blickrichtung eines Betrachters der Bildwiedergabeeinrichtung in einem vorgegebenen Abstand z vor- oder nachgeordnet ist, wobei die Filterarrays jeweils eine Vielzahl von in bestimmten Wel lenlängenbereichen und/oder bestimmten Polarisationsrichtungen lichtdurchlässigen Filterelementen umfassen. Dabei sind die einzelnen Filter derart angeordnet, daß für das von der Bildwiedergabeeinrichtung abgestrahlte Licht Ausbreitungsrichtungen der art vorgegeben sind, daß an einem ersten Beobachtungsort überwiegend Informatio nen einer ersten Gruppe von Ansichten und an einem zweiten Beobachtungsort in ei nem Augenabstand von dem ersten Beobachtungsort überwiegend Informationen einer zweiten Gruppe von Ansichten wahrnehmbar sind, wobei eine Vielzahl solcher Orte mit verschiedenen Gruppen existiert.

Derartige Anordnungen eignen sich beispielsweise dazu, in einem autostereoskopi schen Verfahren Gegenstände, Landschaften, Einblicke in das Innere von Körpern und andere Dinge für einen Betrachter räumlich wahrnehmbar darzustellen.

Vielen autostereoskopischen Verfahren liegt das Prinzip zugrunde, mehrere verschie dene Perspektivansichten des Gegenstandes bzw. der Szene gleichzeitig optisch wie derzugeben, durch geeignete Maßnahmen jedem Auge eines Betrachters jedoch jeweils nur eine Auswahl dieser Perspektivansichten getrennt sichtbar zu machen. Hierdurch entsteht ein parallaktischer Effekt, der dem Betrachter eine räumliche Wahrnehmung mit deutlicher Tiefenstaffelung erlaubt.

Bei diesen Verfahren treten als unerwünschte Nebenwirkungen pseudoskopische Er scheinungen mit der Folge auf, daß der Betrachter ein bezüglich der räumlichen Tiefe umgekehrtes und damit unrealistisches Bild sieht. Zudem können weitere Störungen in Form von Moiré-Streifen entstehen. Die vorgenannten Erscheinungen lassen sich durch zusätzliche Maßnahmen verringern, durch welche sich jedoch die Anordnung verteuert oder hinsichtlich ihrer Benutzbarkeit nachteilig beeinträchtigt wird.

Zur optischen Wiedergabe der Perspektivansichten eines Gegenstandes in autostereo skopischer Darstellung werden elektronisch ansteuerbare Farb-LC-Displays verwendet, die bei Ansteuerung in der herkömmlichen Art und Weise auch zur zweidimensionalen Bildwiedergabe geeignet sind. In vielen Anwendungsfällen besteht ein großes Interesse daran, eine Umschaltung von der räumlichen autostereoskopischen Darstellung (die im folgenden aufgrund des starken Raumeindruckes auch als dreidimensionale Darstel lung bezeichnet wird) in eine zweidimensionale Darstellung derselben Szene bzw. des desselben Gegenstandes vornehmen zu können. Dies ist insbesondere für die Lesbar keit von Texten relevant, da die Bildqualität in der zweidimensionalen Betriebsart auf grund der höheren Bildauflösung besser ist.

Von der Anmelderin ist daher in einer unveröffentlichten Patentanmeldung die Anord nung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, die im Hinblick auf die vor stehend erläuterten Probleme eine Verbesserung ermöglicht.

Zur Umschaltung aus einer Betriebsweise, bei der die einzelnen Ansichten dreidimen sional dargestellt werden, in eine herkömmliche Betriebsweise zweidimensionaler Dar stellung ist dort die Filteranordnung als Farb-LC-Display ausgebildet. Beim Umschalten wird die Ansteuerung der einzelnen Subpixel des Filter-Displays verändert. Derartige Displays sind jedoch insbesondere bei größeren Wirkungsquerschnitten teuer und er fordern eine aufwendige Ansteuerung.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Umschaltbarkeit der eingangs genannten Anordnung zwischen einem 3D-Betrieb und einem 2D-Betrieb zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes, umfassend

- eine Bildwiedergabeeinrichtung, insbesondere ein Farb-LC-Display, zur Wiederga be eines Bildarrays aus einer Vielzahl von Bildelementen, die in definierter Zu ordnung Informationen aus mehreren Ansichten der Szene/des Gegenstandes repräsentieren, wobei von den Bildelementen Licht in verschiedenen Wellenlän genbereichen abgestrahlt wird,
- eine Filteranordnung mit mindestens zwei parallel hintereinanderliegend ange ordneten statischen Filterarrays, die bezogen auf die Blickrichtung eines Betrach ters der Bildwiedergabeeinrichtung in einem vorgegebenen Abstand z vor- oder nachgeordnet ist, wobei die Filterarrays jeweils eine Vielzahl von in bestimmten Wellenlängenbereichen und/oder bestimmten Polarisationsrichtungen licht durchlässigen Filterelementen umfassen,
- eine Einrichtung zur Verschiebung mindestens eines der Filterarrays senkrecht zur Blickrichtung von einer ersten Stellung relativ zum zweiten Filterarray in eine zweite Stellung relativ zum zweiten Filterarray, wobei die einzelnen Filterelemen te auf den Filterarrays derart angeordnet sind, daß in der ersten Stellung die Fil teranordnung für das von der Bildwiedergabeeinrichtung abgestrahlte Licht Aus breitungsrichtungen derart vorgibt, daß an einem ersten Beobachtungsort über wiegend Informationen einer ersten Gruppe von Ansichten und an einem zweiten Beobachtungsort in Augenabstand von dem ersten Beobachtungsort überwiegend Informationen einer zweiten Gruppen von Ansichten wahrnehmbar sind, wobei eine Vielzahl derartiger Orte mit verschiedenen Gruppen existiert, und in der zweiten Stellung die Filteranordnung gegenüber der ersten Stellung eine erhöhte Transparenz aufweist.

Die Filterelemente können sowohl als passive Wellenlängenfilter und/oder als passive Linearpolarisationsfilterelemente ausgebildet sein. Bevorzugt sind die Filterelemente als passive Wellenlängenfilter ausgebildet.

Durch die Verwendung von zwei statischen Wellenlängenfilterarrays entfällt der gesam te Aufwand für die Ansteuerung der einzelnen Wellenlängenfilter. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Vereinfachung des Ansteuerungsaufwandes der Anordnung. Zum Umschalten zwischen dem 3D-Betrieb und dem 2D-Betrieb ist lediglich die Verschiebungs einrichtung zu betätigen, mit der die vorzugsweise zwei Wellenlängenfilterarrays ge geneinander verschoben werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Wellenlängenfilterarrays nicht nur im Hinblick auf die Durchlaßeigenschaften ihrer einzelnen Wellenlängenfilter statisch, sondern weiterhin auch als passive, d. h. ohne jegliche elektrische Energie auskommende Filter ausgebildet. Die Wellenlängenfilterarrays können als dünnwandige Platten oder Folien hergestellt werden, in welche die gewünschte Struktur der einzel nen Wellenlängenfilter dauerhaft eingeprägt ist. Die Verwendung derartiger Wellenlän genfilterarrays erlaubt eine erhebliche Kosteneinsparung gegenüber den bisher ver wendeten Farb-LC-Displays.

Als mechanische Verschiebungseinrichtung wird bevorzugt eine Piezostelleinrichtung verwendet, die einen sehr genauen Versatz der Wellenlängenfilterarrays um die sehr kleinen Längenabstände der einzelnen Wellenlängenfilter erlaubt, so daß bei dem Um schalten zwischen den beiden Stellungen der Filteranordnung die Wellenlängenfilter arrays mit ihrer Rasterung jeweils genau zueinander ausrichtbar sind. Mit der Pie zostelleinrichtung kann ein Parallelversatz der Wellenlängenfilterarrays in der Größen ordnung von 100 µm präzise eingehalten werden.

In einer alternativen Ausführungsvariante wird anstelle einer Piezostelleinrichtung ein Schrittmotor eingesetzt.

Bevorzugt bestehen die Wellenlängenfilterarrays jeweils ausschließlich aus Wellenlän genfiltern, die in einem der drei Farbbereiche rot, grün oder blau oder im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts transparent oder opak sind. Damit kann gegenüber bekannten Schwarz-Weiß-Barrieren aufgrund der in der Summe größeren Lichtdurchläs sigkeit die Lesbarkeit von dargestelltem Text erheblich verbessert werden. Dies kann auch mit Wellenlängenfilterarrays erreicht werden, die ausschließlich aus Wellenlängen filtern bestehen, die in je zwei der Farbbereiche rot, grün oder blau oder im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichtes transparent oder opak sind. Überdies können einige der Wellenlängenfilter auch als kombinierte Wellenlängen- und Linearpolarisationsfilter oder aber als reine Linearpolarisationsfilter ausgebildet sein.

Der vorstehend erläuterte Effekt der apparativen Vereinfachung läßt sich jedoch auch mit einer Filteranordnung erzielen, die eine Vielzahl von Wellenlängenfilterarrays um faßt, die jeweils ausschließlich aus im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichtes opa ken oder transparenten Wellenlängenfiltern bestehen.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist als Bildwiedergabeeinrichtung ein Farb-LC-Display mit separat ansteuerbaren Subpixeln vorgesehen, wobei jeweils ein Subpixel einem Bildelement entspricht.

Ein Bildelement α_ij ist 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 geringer 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 wieder gegeben 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 Bildele ment α_ij wiedergegeben wird - sofern auch die Ansichten A_k (k = 1. . .n) in Raster aus Spalten i und Zeilen j gegliedert sind.

Von jeder Betrachtungsposition aus nimmt ein Betrachter mit einem Auge überwiegend Bildelemente α_ij einer ersten Auswahl und mit dem anderen Auge überwiegend Bild elemente α_ij einer zweiten Auswahl aus den sich Ansichten A_k(k = 1. . .n) wahr.

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 rechte Auge vorgesehene Auswahl würde hierbei die Ansichten A₅, A₆. . . A_n umfassen.

Darunter sind ausdrücklich auch solche Fälle zu verstehen, in denen das von einem Bildelement α_ij kommende Licht nicht vollständig, sondern nur zum Teil in das betref fende Auge des Betrachters gelangt, was beispielhaft bei partieller Abdeckung eines Bildelementes α_ij, etwa durch Anordnungsteile, denkbar ist.

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

Bevorzugt werden die Ausbreitungsrichtungen durch eine Vielzahl von summarischen Wellenlängenfiltern β_pq der Filteranordnung vorgegeben, die jeweils durch die Überlage rung der Wellenlängenfilter der Arrays entstehen, wobei jeweils ein Bildelement α_ij mit mehreren zugeordneten Wellenlängenfiltern β_pq oder ein Wellenlängenfilter β_pq mit meh reren zugeordneten Bildelementen α_ij derart korrespondiert, daß jeweils die Verbin dungsgerade zwischen der Flächenmitte des sichtbaren Abschnittes eines Bildelemen tes α_ij und der Flächenmitte des sichtbaren Abschnittes eines summarischen Wellen längenfilters β_pq einer Ausbreitungsrichtung entspricht.

Dabei ist es von Vorteil, wenn die summarischen Wellenlängenfilter β_pq in Arrays mit Spalten p und Zeilen q angeordnet und eines oder mehrere solcher Arrays dem Raster mit den Bildelementen 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 dem Ra ster und dem 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 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 i und j bezeichnen die Positionen von Bildelemen ten α_ij, für die anzugeben ist, aus welcher der Ansichten A_k (k = 1. . .n) die darzustellende Teilinformation bezogen werden soll. Dabei steht i für den horizontalen Index (mit Werten von 1 bis zur horizontalen Bildelementauflösung, das ist im Falle der Darstel lung der Teilinformationen auf RGB-Subpixeln der dreifache Wert der Pixelauflösung) und j für den vertikalen Index (mit Werten von 1 bis zum Wert der vertikalen Bildele mentauflösung).

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 entsprechen. Dabei sind für i und j natürliche Zahlen größer Null im oben genannten Wertebereich 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.

Für die Erzeugung einer räumlichen Darstellung wird bestimmt, in welcher Struktur die summarischen Wellenlängenfilter β_pq, die im Zusammenwirken mit den Bildelementen α_ij die Ausbreitungsrichtungen vorgeben, innerhalb des Arrays mit Spalten p und Zeilen q zu positionieren sind.

Die summarischen Wellenlängenfilter β_pq weisen Transparenzwellenlängen- oder Trans parenzwellenlängenbereiche λ_b auf, die bevorzugt dem Wellenlängen- oder Wellenlän genbereich 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 summarischen Wellenlängenfilter β_pq beispielsweise auch Transparenzwellenlängen bzw. -wellenlängenbereiche λ_b aufweisen, die außerhalb des Spektrums des sichtbaren Lichtes liegen, so daß das sichtbare Licht durch diese sum marischen Wellenlängenfilter β_pq abgeblockt wird. Außerdem ist es insbesondere bei der Verwendung von Wellenlängenfiltern mit zusätzlichen linearpolarisationsfilternden Eigenschaften bzw. ausschließlich linearpolarisationsfilternden Eigenschaften möglich, summarisch opake Wellenlängenfilter β_pq zu erzeugen. Hierzu werden beispielsweise jeweils Wellenlängenfilter mit zueinander gekreuzt stehenden Durchlaßrichtungen der Polarisationsfilteranteile zur Deckung gebracht.

Die Position eines jeden summarischen Wellenlängenfilters β_pq ist durch den Index p, q eindeutig festgelegt. Jedem Wellenlängenfilter β_pq wird eine bestimmte Transpa renzwellenlänge bzw. ein bestimmter Transparenzwellenlängenbereich λ_b zugeordnet. Dabei erfolgt die Strukturierung der Wellenlängenfilter β_pq zu einem Maskenbild - ana log zur Kombination der Teilinformationen der verschiedenen Ansichten A_k (k = 1. . .n) zu einem Gesamtbild - nach folgender Vorschrift:

Dabei entspricht

- p dem Index eines Wellenlängenfilters β_pq in einer Zeile des Arrays,
- q dem Index eines Wellenlängenfilters β_pq in einer Spalte des Arrays,
- b einer ganzen Zahl, die für ein Wellenlängenfilter 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 b der Transparenzwellenlängen/-wellenlängenbereiche entspricht, wobei die Gesamt zahl b_max wiederum bevorzugt der Gesamtzahl n der in dem Kombinationsbild dargestellten Ansichten A_k entsprechen kann,
- 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.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in Blickrichtung eines Betrachters die Filteranordnung vor dem Farb-LC-Display angeordnet. Letzterem ist eine flächige Beleuchtungsquelle nachgeordnet, die weißes Licht ausstrahlt. Der Be trachter sieht somit durch die Filteranordnung das von dem Farb-LC-Display abge strahlte bzw. das durch dieses hindurchstrahlende Licht. Genauso ist es jedoch mög lich, die Filteranordnung zwischen der Beleuchtungsquelle und dem Farb-LC-Display anzuordnen. Dabei können das Farb-LC-Display und die Filteranordnung vorteilhaft zu einer Baueinheit zusammengefaßt werden. Der Abstand z zwischen diesen liegt dabei in der Größenordnung von 1 bis 10 mm und wird in Abhängigkeit der verwendeten Raster für die Bildelemente und die Wellenlängenfilter, dem mittleren Pupillenabstand eines normierten Betrachters und einem gewünschten Betrachtungsabstand bestimmt.

Unter Umständen ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der vorstehend erläuterten Anord nung in Blickrichtung eines Betrachters eine vergrößernde oder verkleinernde Linse, bevorzugt eine Fresnellinse vorgeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß für den Be trachter eine reelle oder virtuelle Abbildung des räumlichen Bildes der Szene bzw. des Gegenstandes entsteht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes nach der Erfindung mit einer in Blickrichtung eines Betrachters vor einer Filteranordnung liegenden Bildwiedergabeeinrich tung in Form eines Farb-LC-Displays,

Fig. 2 ein Beispiel für die Struktur der summarischen Wellenlängenfilter β_pq der Fil teranordnung in stark vergrößerter und nicht-maßstäblicher Darstellung,

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

Fig. 4 die Struktur der Filteranordnung nach Fig. 2 für die roten Wellenlängenfilter R',

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

Fig. 6 die sichtbaren Teilinformationen für ein Auge eines Betrachters beim Blick aus einer Betrachtungsposition, bei der das beleuchtende Maskenbild die Struktur nach Fig. 4 aufweist,

Fig. 7 die sichtbaren Teilinformationen für das andere Auge des Betrachters beim Blick aus der Betrachtungsposition, bei der das beleuchtende Maskenbild die Struktur nach Fig. 4 aufweist,

Fig. 8 einen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung mit den Gegebenheiten nach Fig. 2 und Fig. 3,

Fig. 9 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur räumlichen Darstel lung einer Szene/eines Gegenstandes nach der Erfindung, bei dem die Fil teranordnung in Blickrichtung eines Betrachters vor der Bildwiedergabeeinrich tung in Form eines Farb-LC-Displays positioniert ist,

Fig. 10 ein Grundelement eines ersten Wellenfilterarrays,

Fig. 11 ein Grundelement eines zweiten Wellenfilterarrays,

Fig. 12 ein aus einer Vielzahl von Grundelementen nach Fig. 10 zusammengesetztes erstes Wellenfilterarray,

Fig. 13 ein aus einer Vielzahl von Grundelementen nach Fig. 11 zusammengesetztes zweites Wellenlängenfilterarray

Fig. 14 ein durch Überlagerung der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Wellenlängenfil terarrays erzeugtes summarisches Wellenlängenfilterarray,

Fig. 15 ein weiteres summarisches Wellenlängenarray, das aus dem summarischen Array nach Fig. 14 durch Verschiebung der beiden überlagerten Wellenlängenfil terarrays um drei Rasterpositionen erhalten wird,

Fig. 16 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Wellenlängenfilterarrays, das aus schließlich opake und transparente Wellenlängenfilter enthält, und in

Fig. 17 eine Filteranordnung, die durch eine versetzte Überlagerung von sieben Wel lenlängenfilterarrays nach Fig. 16 erhalten wird.

Das erste Ausführungsbeispiel zeigt eine Anordnung zur dreidimensionalen (autoste reoskopischen) Darstellung von Szenen und/oder Gegenständen, die auf eine zweidi mensionale Betriebsweise umschaltbar ist. Mit dieser werden Teilinformationen von verschiedenen Ansichten der Szene oder des Gegenstandes wiedergegeben. Die An sichten repräsentieren dabei beispielsweise Bildinformationen aus benachbarten Per spektivansichten.

Die Anordnung umfaßt als Bildwiedergabeeinrichtung für die Wiedergabe der Kombina tion von Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1. . .n) auf Bildelementen α_ij ein derzeit handelsüblich verfügbares Farb-LC-Display 2, 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 auch jede andere denkbare Ausführung möglich ist.

In Blickrichtung eines Betrachters 1 ist das Farb-LC-Display 2 als bilddarstellendes Ra ster in einem vorgegebenen Abstand z vor einer Filteranordnung 3 angeordnet. Hinter der Filteranordnung 3 befindet sich eine flächige Beleuchtungsquelle 4, die mit der Filteranordnung 3 zu einer Baueinheit verbunden ist.

Das bildwiedergebende Farb-LC-Display 2 ist mit einer Ansteuerschaltung 5 verknüpft. Es verfügt über separat ansteuerbare Subpixel der Grundfarben rot (R), grün (G) und blau (B). Zur besseren Unterscheidbarkeit werden nachfolgend die Subpixel des Farb- LC-Displays 2 mit R, G, B bezeichnet, die Wellenlängenfilter der Filteranordnung hinge gen mit R', G', B', die jeweils eigenen Transparenzwellenlängen bzw. Transpa renzwellenlängenbereichen λ_b entsprechen. Die Ansteuerschaltung 5 ist derart ausge bildet, daß auf den einzelnen Subpixeln R, G, B des Displays 2 Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1. . .n) generiert werden.

Der Abstand z zwischen dem Farb-LC-Display 2 und der Filteranordnung 3 beträgt 2,3 mm, wobei in diesem Falle Wellenlängenfilter R', G', B' der Filteranordnung 3 mit den Subpixeln R, G, B des Farb-LC-Displays 2 so korrespondieren, daß sich die damit festgelegten Ausbreitungsrichtungen des von den Subpixeln R', G', B' austretenden und durch die Subpixel R, G, B hindurchtretenden Lichtes innerhalb eines Betrach tungsraumes 7, in dem sich ein oder mehrere Beobachter 1 befinden, in einer Vielzahl von Schnittpunkten treffen. Diese Schnittpunkte der Ausbreitungsrichtungen entspre chen Beobachtungsorten, von denen aus mit einem Augenpaar die Szene bzw. der Ge genstand 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 Wellenlängenfilter R', G', B' auf der in Blickrichtung nachgeordneten Filteranordnung 3 mit 100 µm angenommen. Für die mittlere Pupillendistanz p_d wurde 65 mm gesetzt. Als mittlerer Betrachtungsabstand d_a wurde 1,5 m gewählt. Daraus ergibt sich der auszuführende Abstand z mit 2,3 mm.

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

In Fig. 2 ist ein Beispiel für ein summarisches Wellenlängenfilterarray β_pq anhand einzel ner Wellenlängenfilter R', G', B' der Filteranordnung in einer Draufsicht auf die Dis playfläche zum Zweck der Anschaulichkeit stark vergrößert und nicht maßstäblich dar gestellt. Die Teilflächen entsprechen jeweils einem Wellenlängenfilter, der summarisch für Licht der jeweiligen Grundfarbe rot (R'), grün (G') und blau (B') durchlässig ist. Mit S sind die Wellenlängenfilter bezeichnet, die summarisch opak sind. Die Teilflächen sind hier vereinfacht quadratisch dargestellt. Auf die exakte Darstellung der Form der Wellenlängenfilter R', G', B' wurde hier verzichtet. Sie sind bevorzugt rechteckig aus gebildet und besitzen beispielsweise eine Breite von 100 µm und eine Höhe von 30 µm.

Werden zur Erzeugung eines summarischen Wellenlängenfilters beispielsweise drei Transparenzwellenlängen bzw. -wellenlängenbereiche λ₁, λ₂, λ₃ für R', G', B' und ein weiterer Transparenzwellenlängenbereich λ₄, mit dem das sichtbare Licht komplett abgeblockt werden kann, vorgegeben, so ergibt sich unter Verwendung der Koeffizien tenmatrix d_pq, die man nach der Vorschrift erzeugen kann

ein für die räumliche Darstellung eines Gegenstandes bzw. einer Szene auf der Grund lage von n = 8 Ansichten A_k (k = 1. . .n) und den Parametern b_max = 4 und n_m = 8 gut geeigne tes summarisches Wellenlängenfilterarray, welches schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.

Hinter der in Fig. 2 dargestellten Filteranordnung 3, in diesem Falle also unterhalb der Zeichnungsebene in Fig. 2, befindet sich die flächige Beleuchtungsquelle 4. Bei einge schalteter Beleuchtungsquelle 4 geht von den einzelnen Wellenlängenfiltern R', G', B' Licht in der jeweiligen Grundfarbe rot, grün oder blau aus. Die mit S bezeichneten Wellenlängenfilter bleiben hingegen 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 = -1 = const. für alle Paare (i, j) und n = 8 gewählt sind.

Dabei entspricht jede rechteckige Teilfläche einem Subpixel R, G, B. Die innerhalb der Teilflächen angegebenen Ziffern k = 1. . .8 geben die jeweilige Ansicht A_k (k = 1. . .n) an, zu der die auf einem Subpixel bzw. einem Bildelement α_ij angezeigte Teilinformation gehört. So gehört eine auf einem mit k = 1 bezeichneten Subpixel angezeigte Teilinforma tion zur Ansicht A₁, eine auf einem mit k = 2 bezeichneten Subpixel angezeigte Teilin formation zur Ansicht A₂ usw. In dem gewählten Ausführungsbeispiel sind demnach zur räumlichen Darstellung acht Ansichten A₁ bis A₈, vorzugsweise Perspektivansich ten, vorgesehen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde hier darauf verzichtet, auch die "Black-Matrix" darzustellen, die oftmals technisch bedingt in Farb-LC-Displays ein gearbeitet ist.

Die Wirkungsweise, die dem Zustandekommen des räumlichen Eindrucks zugrunde liegt, soll nun anhand von Fig. 4 bis Fig. 7 näher erläutert werden, wobei eine Anord nung gemäß Fig. 1 zugrunde liegt.

Vereinfachend werden ausschließlich rote Bildelemente α_ij bzw. rote Wellenlängenfil ter R' betrachtet. Das bedeutet, daß in Fig. 4 nur die roten Wellenlängenfilter R' aus Fig. 2 dargestellt sind; Fig. 4 zeigt demzufolge die Struktur eines Maskenbildes der Fil teranordnung im roten Licht. 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 Bildele ment α_ij bzw. Subpixel vom Typ R darzustellende Teilinformation zu entnehmen ist, um ein Kombinationsbild 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. Zudem ist das Maskenbild ist etwas verkleinert dargestellt. Dies soll den Sachverhalt widerspiegeln, daß z. B. bei Verwendung eines Maskenbildes nach Fig. 2, bei dem die Wellenlängenfil ter β_pq tatsächlich die gleichen Abmessungen besitzen wie die Bildelemente α_ij in Fig. 3, das Raster mit den Bildelementen α_ij einem Betrachter auf Grund der näheren Position in Blickrichtung etwas größer erscheint als das Maskenbild.

Legt man nun gedanklich dieses leicht verkleinerte Maskenbild nach Fig. 4 unmittelbar auf das Kombinationsbild nach Fig. 5. so werden die in verschiedenen Augenpositionen sichtbaren Bildelemente α_ij oder Anteile derselben erkennbar.

Dies ist in Fig. 6 und Fig. 7 beispielhaft für zwei Beobachtungsorte, die den verschiede nen Augenpositionen entsprechen, dargestellt. Man erkennt, daß z. B. aus der Augen position, 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 an einem Ort, in der sich das andere Auge desselben Betrachters befindet, vornehmlich Bildele mente α_ij (oder Teile davon) aus den Ansichten A₄ und A₅ sichtbar.

Mit der vorstehenden Erläuterung soll lediglich das Grundprinzip des erfindungsgemä ßen Verfahrens verdeutlicht werden. Aus der Vielzahl von Betrachtungspositionen, die aus der flächenhaften Anordnung der Bildelemente 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 wahrnehmbaren Teilinformationen für die dreidimensionale Wahrnehmung ursächlich ist.

Fig. 8 gibt einen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung wieder, wobei die Gegebenheiten nach Fig. 2 und Fig. 3 zugrunde gelegt worden sind. Die Darstellung ist auch hier zum Zweck der Erläuterung nicht-maßstäblich. In Fig. 8 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). Hingegen nimmt das linke Auge jeweils etwa ein halbes Bildelement α_ij mit Teilinforma tionen aus den Ansichten A₄ (in diesem Falle R) und A₇ (in diesem Falle G) sowie jeweils einen sehr geringen Teil eines Bildelementes α_ij mit Teilinformationen aus den Ansich ten A₁ und A₂ (in diesem Falle B) wahr.

Die Vielzahl solcher Betrachtungspositionen ist dabei so groß und die Betrachtungspo sitionen liegen so dicht nebeneinander, daß ein oder mehrere Betrachter sich innerhalb des Betrachtungsraumes bewegen können, während sich ihre Augen quasi stets in ei ner solchen Betrachtungsposition befinden, denn die Betrachtungspositionen entspre chen jeweils Schnittpunkten der definiert vorgegebenen Ausbreitungsrichtungen. Dabei besitzen die für das Auge sichtbaren Lichtstrahlen einen zwar kleinen, jedoch vorhan denen Flächenquerschnitt.

Als Betrachtungsraum ist hier der Bereich zu verstehen, in dem sich der Betrachter aufhalten bzw. bewegen kann, wobei er in Richtung zum Raster die Szene bzw. den Gegenstand räumlich wahrnimmt. Je nach der Struktur des Maskenbildes und der verwendeten Anzahl n von Ansichten A_k (k = 1. . .n) sind so Blickwinkel auf das Raster von über 45° möglich, d. h. der Betrachtungsraum kann einen von der Mittelsenkrechten des Rasters ausgehenden Öffnungswinkel von über 45° aufweisen.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 9 dargestellt ist, befindet sich die Fil teranordnung 3 aus der Position des Betrachters 1 gesehen in dem Abstand z vor dem bildgebenden Farb-LC-Display 2. Das Farb-LC-Display 2 ist mit der dahinter liegenden flächigen Beleuchtungseinrichtung 4 zu einer Baueinheit verbunden. Hiermit wird eben falls der oben erläuterte Effekt erzielt. Die Ausbreitungsrichtungen des von den Subpi xeln R, G, B des Farb-LC-Displays 2 kommenden und durch die korrespondierenden Wellenlängenfilter R', G', B' der Filteranordnung 3 strahlenden Lichtes schneiden sich in dem Betrachtungsraum 7 in einer Vielzahl von Betrachtungspositionen, aus denen der dargestellte Gegenstand bzw. die Szene räumlich wahrnehmbar ist.

In beiden Ausführungsbeispielen kann eine Filteranordnung 3 verwendet werden, die nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 10 bis 15 näher erläutert wird.

Diese Filteranordnung 3 umfaßt zwei statische, d. h. zeitlich unveränderliche Wellen längenfilterarrays, die hier als dünne Folienfilter und damit als einfache, passive Ele mente ausgebildet sind.

Jedes dieser beiden Wellenlängenfilterarrays ist aus einer Vielzahl gleichartiger Grun delemente zusammengesetzt, deren rasterartige Wellenlängenfilterstruktur mit den einzelnen Wellenlängenfiltern R', G' und B' jeweils in den Fig. 10 und 11 darge stellt ist. Hinsichtlich der konkreten Anordnung der einzelnen Wellenlängenfilter für jedes einzelne Grundelement wird auf die Fig. 10 und 11 ausdrücklich hingewie sen. Neben Raster-Teilabschnitten mit Filterwirkung können zusätzlich Raster- Teilabschnitte vorgesehen werden, die im gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes transparent sind. Diese sind hier mit T bezeichnet.

Fig. 12 zeigt ein erstes Wellenlängenfilterarray, das ausschließlich aus gleichartigen Grundelementen nach Fig. 10 zusammengesetzt ist. Dieses ist frei von transparenten Raster-Teilabschnitten T.

Fig. 13 zeigt ein zweites Wellenlängenfilterarray, das ausschließlich aus Grundelemen ten nach Fig. 11 zusammengesetzt ist und neben Wellenlängenfiltern R', G' und B' auch transparente Raster-Teilabschnitte T umfaßt.

Durch eine an den einzelnen Raster-Teilabschnitten ausgerichtete Überlagerung der beiden Wellenlängenfilterarrays ergibt sich in einer ersten Stellung das in Fig. 14 darge stellte summarische Wellenlängenfilterarray, bei dem lediglich im Bereich der transpa renten Raster-Teilabschnitte T des zweiten Wellenlängenfilterarrays die durch das erste Wellenlängenfilterarray bestimmte Filterwirkung erhalten wird. An allen übrigen Stellen ist das summarische Wellenlängenfilterarray opak, d. h. intransparent. Die opaken Ra ster-Teilabschnitte des summarischen Wellenlängenfilterarrays sind in Fig. 14 mit dem Zeichen S gekennzeichnet.

Als Filteranordnung 3 bewirkt das summarische Wellenlängenfilterarray eine Vorgabe der Ausbreitungsrichtungen des von dem Farb-LC-Display 2 abgestrahlten Lichtes in der oben beschriebenen Art und Weise, welche eine realistische, dreidimensionale Wahrnehmung erlaubt. In dieser ersten Stellung werden beispielhaft an einem ersten Beobachtungsort überwiegend Informationen einer ersten Gruppe von Ansichten A₄ bis A₅ und an einem zweiten beispielhaften Beobachtungsort in Augenabstand von dem ersten Ort überwiegend Informationen der zweiten Gruppe von Ansichten A₇ bis A₈ wahrgenommen.

Durch eine Verschiebung der beiden Wellenlängenfilterarrays parallel zueinander wird in einer zweiten Stellung das in Fig. 15 dargestellte summarische Wellenlängenfilter array erhalten. Dazu sind aus der in Fig. 14 gezeigten ersten Stellung die beiden Wel lenlängenfilterarrays um drei Rasterpositionen in Horizontalrichtung gegeneinander verschoben. In dem hier dargestellten Fall wurde das in Fig. 13 dargestellte zweite Wellenlängenfilterarray um drei Raster-Teilabschnitte gegenüber dem in Fig. 12 darge stellten, ersten Wellenlängenfilterarray versetzt. Wie aus Fig. 15 zu entnehmen ist, er gibt sich hierdurch eine sehr hohe Lichtdurchlässigkeit, da lediglich einer der insge samt 24 Raster-Teilabschnitte eines Grundelementes lichtundurchlässig ist. Durch die daraus resultierende hohe Transparenz des summarischen Wellenlängenfilterarrays wird der in der ersten Stellung vorhandene dreidimensionale Wahrnehmungseindruck aufgehoben, so daß sich die auf dem Farb-LC-Display 2 dargestellten Bildinformationen in herkömmlicher Art und Weise zweidimensional betrachten lassen.

Die Verschiebung der beiden Wellenlängenfilterarrays erfolgt auf mechanischem Wege, beispielsweise durch einen Piezosteller, mit dem sich sehr kleine Verschiebungsschritte in der Größenordnung der Rasterbreite oder Rasterhöhe der Wellenlängenfilterarrays realisieren lassen. Anstelle eines Piezostellers kann auch ein Schrittmotor verwendet werden.

In Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es möglich auch mehr als zwei Wellenlän genfilterarrays übereinanderzulegen und ggf. gesondert anzutreiben, wobei auf jeden Fall jedoch die beiden oben erläuterten Positionen bestehen.

Es ist unmittelbar ersichtlich, daß hierzu die Anordnung der einzelnen Wellenlängenfil ter auf den Wellenlängenfilterarrays angepaßt werden muß, so daß sich eine erste Stellung mit einem stärkeren Ordnungsgrad zur Erzeugung eines 3D-Eindruckes ergibt, sowie eine zweite Stellung mit erhöhter Transparenz, bei der die einzelnen Wellenlän genfilter R', G' und B' sowie Transparentbereiche T mit geringem Ordnungsgrad vor liegen.

Mit den in den Fig. 12 und 13 dargestellten ersten und zweiten Wellenlängenfilter arrays läßt sich bei einem Versatz um drei Raster-Teilabschnitte in der ersten Stellung ein guter 3D-Eindruck und in der zweiten Stellung ein guter 2D-Eindruck erhalten. Al lerdings ist die Erfindung nicht auf die hier erläuterte Strukturierung der Wellenlängen filterarrays beschränkt. Vielmehr können unter Zugrundelegung der vorstehenden Überlegung noch eine Vielzahl von anderen Anordnungsmustern der einzelnen Wel lenlängenfilter R', B' und G' auf iterativem Wege erzeugt werden.

In einer Abwandlung der Ausführungsbeispiele wird die Filteranordnung 3 durch die Überlagerung von beispielsweise sieben Wellenlängenfilterarrays erhalten. Dessen ein zelne Wellenlängenfilter sind entweder im gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes transparent oder opak. Ein Beispiel für ein solches Wellenlängenfilterarray ist in Fig. 16 dargestellt. Bei einer Überlagerung von sieben derartigen Wellenlängenfilterarrays mit einem Versatz von jeweils einem Raster-Teilabschnitt ergibt sich das in Fig. 17 darge stellte summarische Wellenlängenfilterarray.

Fig. 17 stellt gleichzeitig die erste Stellung dieser Filteranordnung für den autostereo skopischen Modus dar, bei dem hier mit einer strukturierten Schwarz-Weiß-Barriere gearbeitet wird. Durch eine Umschaltung der Filteranordnung mittels einer der vorstehend genannten mechanischen Vorrichtungen wird eine zweite Stellung erreicht, in der das summarische Wellenlängenfilterarray weitestgehend transparent ist, das heißt sämtliche opaken Raster-Teilabschnitte in Betrachtungsrichtung hintereinander liegen. Es entsteht dann ein summarisches Wellenlängenfilterarray, dessen Strukturierung Fig. 16 entspricht und das eine hohe Transparenz aufweist, in der die von dem Farb-LC- Display 2 angezeigten Bilder in herkömmlicher Art und Weise zweidimensional wahr genommen werden.

Zur Verbesserung der Filterwirkung während des 3D-Betriebs sind die opaken Fil terelemente, die in der ersten Stellung entsprechend Fig. 17 nicht an den noch transpa renten Diagonalstreifen angrenzen, etwas breiter als die verbleibenden opaken Fil terelemente, beispielsweise etwa 1,3 mal breiter ausgebildet. Dadurch ergibt sich in der ersten Stellung eine Überlappung der opaken Filterelemente, die gewährleistet, daß bei einer Betrachtung unter einem schrägen Sichtwinkel, das heißt nicht-senkrecht auf die bilddarstellende Rasterfläche, lediglich durch die gewünschten, noch-transparenten Raster-Teilabschnitte der Filteranordnung auf das bilddarstellende Raster des Farb-LC- Displays 2 geblickt wird.

Vorstehend wurden die Wellenlängenfilterarrays im Zusammenhang mit Wellenlängen filtern beschrieben, die im roten, grünen und blauen Licht oder auch im gesamten Be reich des sichtbaren Lichts transparent sind. Es ist jedoch auch möglich, vollkommen andere Transparenzwellenlängenbereiche für die Wellenlängenfilter zu verwenden, die überdies nicht auf den Bereich des sichtbaren Lichtes beschränkt bleiben müssen, so fern sich diese für die Ausbildung als statische Wellenlängenfilterarrays eignen.

In allen Ausführungsbeispielen wird durch die Verwendung von wenigstens zwei ge geneinander verschiebbaren statischen Wellenlängenfilterarrays eine Umschaltung zwi schen einem 3D-Betrieb und einem 2D-Betrieb erhalten, die eine kostengünstige Alter native zu den bisher verwendeten Farb-LC-Display-Filteranordnungen darstellt.

Bezugszeichenliste

1

Betrachter

2

Farb-LC-Display

3

Filteranordnung

4

Beleuchtungsquelle

5

Ansteuerschaltung

7

Betrachtungsraum
R, G, B Subpixel der Bildwiedergabeeinrichtung
R', G', B', S, T Wellenlängenfilter
Z Abstand

Claims

1. Anordnung zur räumlichen Darstellung einer Szene/eines Gegenstandes, umfas send
eine Bildwiedergabeeinrichtung, insbesondere ein Farb-LC-Display (2), zur Wie dergabe eines Bildarrays aus einer Vielzahl von Bildelementen, die in definierter Zuordnung Informationen aus mehreren Ansichten der Szene/des Gegenstandes repräsentieren, wobei von den Bildelementen Licht in verschiedenen Wellenlän genbereichen abgestrahlt wird,
eine Filteranordnung (3) mit mindestens zwei parallel hintereinanderliegend an geordneten statischen Filterarrays, die bezogen auf die Blickrichtung eines Be trachters (1) der Bildwiedergabeeinrichtung in einem vorgegebenen Abstand z vor- oder nachgeordnet ist, wobei die Filterarrays jeweils eine Vielzahl von in be stimmten Wellenlängenbereichen und/oder bestimmten Polarisationsrichtungen lichtdurchlässigen Filterelementen umfassen,
eine Einrichtung zur Verschiebung mindestens eines der Filterarrays senkrecht zur Blickrichtung von einer ersten Stellung relativ zum zweiten Filterarray in eine zweite Stellung relativ zum zweiten Filterarray, wobei die einzelnen Filterelemen te auf den Filterarrays derart angeordnet sind, daß in der ersten Stellung die Fil teranordnung (3) für das von der Bildwiedergabeeinrichtung abgestrahlte Licht Ausbreitungsrichtungen derart vorgibt, daß an einem ersten Beobachtungsort überwiegend Informationen einer ersten Gruppe von Ansichten und an einem zweiten Beobachtungsort in Augenabstand von dem ersten Beobachtungsort überwiegend Informationen einer zweiten Gruppe von Ansichten wahrnehmbar sind, wobei eine Vielzahl derartiger Orte mit verschiedenen solcher Gruppen exi stiert, und in der zweiten Stellung die Filteranordnung (3) gegenüber der ersten Stellung eine erhöhte Transparenz aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente als passive Wellenlängenfilter und/oder als passive Linearpolarisationsfilterelemente ausgebildet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschie bungseinrichtung als Piezostelleinrichtung ausgebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschie bungseinrichtung mit einem Schrittmotor gekoppelt ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente jeweils ausschließlich aus Wellenlängenfiltern bestehen, die in ei ner der drei Farbbereichen rot, grün oder blau oder im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichtes transparent sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente ausschließlich aus Wellenlängenfiltern bestehen, die in je zwei der Farbbereiche rot, grün oder blau oder im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichtes transparent sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranordnung (3) eine Vielzahl von Wellenlängenfilterarrays umfaßt, die jeweils ausschließlich aus Wellenlängenfiltern bestehen, die im gesamten Spektrum des sichtbaren Lichts opak oder transparent sind.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bildwiedergabeeinrichtung ein Farb-LC-Display (2) mit separat ansteuerbaren Subpixeln vorgesehen ist, wobei jeweils ein Subpixel einem Bildelement α_ij ent spricht, und daß das Farb-LC-Display (2) mit einer Ansteuerschaltung gekoppelt ist, die auf den Subpixeln Teilinformationen der Ansichten A_k (k = 1 bis n) nach der Funktion generiert

- i dem Index eines Bildelementes α_ij in einer Zeile des Rasters entspricht,
- 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.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Blickrichtung eines Betrachters die Filteranordnung (3) zwischen dem Farb-LC-Display (2) und einer diesem nachgeordneten flächigen Beleuchtungsquelle (4) angeordnet ist, die weißes Licht ausstrahlt.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Blickrichtung eines Betrachters die Filteranordnung (3) vor dem Farb-LC-Display (2) angeordnet ist, dem eine flächige, weißes Licht ausstrahlende Beleuchtungsquelle (4) nachgeord net ist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wellenlängenfilter der Wellenlängenfilterarrays jeweils einen vielec kigen, bevorzugt rechteckigen Umriß aufweisen.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Farb-LC-Display (2) und die Filteranordnung (3) zu einer Baueinheit zusam mengefaßt sind und der Abstand z zwischen dem Farb-LC-Display (2) und der Fil teranordnung (3) 1 bis 10 mm beträgt.

13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Baueinheit aus dem Farb-LC-Display (2) und der Filteranordnung (3) in Blickrichtung eines Be trachters (1) eine Linse, bevorzugt eine Fresnellinse vorgeordnet ist, wodurch je nach Ausbildung der Linse eine reelle und/oder virtuelle Abbildung der räumli chen Darstellung der Szene/des Gegenstandes für den Betrachter entsteht.