DE10154976A1

DE10154976A1 - Structure for representing tomographic images has devices for visualizing two or more different viewing positions from angles of view captured for a two-dimensional tomographic image

Info

Publication number: DE10154976A1
Application number: DE10154976A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Tzschoppe
Original assignee: 4D Vision GmbH
Current assignee: Newsight 07745 Jena De GmbH
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-15

Abstract

A tomographic image contains data on the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or the object. In a particular form a lens grid is set up to produce an image visible without any auxiliary devices as a three-dimensional version in front of visualized angles view for tomographic images. Lenses on the lens grid with specific focal lengths act as optical imaging elements. An Independent claim is also included for a method for generating an image assembled from different angles of view.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen und Verfahren zur Darstellung von Schichtbildern. In speziellen Ausführungen der Erfindung wird eine hilfsmittelfrei räumlich wahrnehmbare Darstellung der Schichtbilder erzielt. The invention relates to arrangements and methods for the representation of Slice images. In special embodiments of the invention, a tool-free space perceptible representation of the layer images achieved.

Zur Darstellung von Schichtbildern und zur räumlichen Darstellung sind verschiedene Verfahren erdacht worden. There are various ways of displaying slice images and for spatial representation Process has been devised.

Bei der Integralfotografie werden beispielsweise dreidimensionale Objekte durch ein Linsenarray mit einer großen Zahl von Mikrolinsen der gleichen Brennweite hindurch auf einen fotografischen Film, der sich auf der Rückseite des Mikrolinsenrasters befindet, registriert. Man erhält dabei auf dem Film bei ausreichender Schärfentiefe der optischen Abbildung eine entsprechende Anzahl ebener Bilder des dreidimensionalen Objektes. Die Bilder sind dabei in ihrer horizontalen und/oder vertikalen Lage vom Objekt etwas verschieden, woraus unterschiedliche Parallaxendifferenzen resultieren. Der horizontale und/oder vertikale Abstand zwischen den Bildpunkten beispielsweise des nächsten und des entferntesten Objektpunktes des dreidimensionalen Objektes ist von Bild zu Bild verschieden; die aufgezeichneten ebenen Bilder sind nicht deckungsgleich. In integral photography, for example, three-dimensional objects are replaced by a Lens array with a large number of microlenses of the same focal length a photographic film on the back of the microlens grid, registered. This gives the optical with sufficient depth of field on the film Illustration of a corresponding number of flat images of the three-dimensional object. The Images are something of the object in their horizontal and / or vertical position different, which results in different parallax differences. The horizontal one and / or vertical distance between the pixels, for example the next and the the most distant object point of the three-dimensional object differs from image to image; the recorded flat images are not congruent.

Nachteilig bei der Integralfotografie ist die Verwendung des Mikrolinsenarrays, weswegen dieses in den 60iger Jahren des 20. Jahrhunderts durch die praktikablere Variante unter Nutzung von Zylinderlinsenrastern ersetzt wurde. A disadvantage of integral photography is the use of the microlens array, which is why this in the 1960s through the more practical variant Use of cylindrical lens grids has been replaced.

Einen ähnlichen Ansatz zum Erzeugen eines räumlich wirkenden Bildes beschreibt die WO 94/06049. Dabei handelt es sich um ein zeitlich multiplexes System, bei dem verschiedene Ansichten eines dreidimensionalen Objektes zeitlich aufeinanderfolgend auf einem Bildgeber dargestellt werden und wobei korrespondierend ("synchron") zur jeweils dargestellten Ansicht auf einer Anzeigesteuerungsplatte bestimmte Teilflächenelemente durchsichtig gemacht werden, wodurch für den bzw. die Betrachter jede dargestellte "kleine" Ansicht nur aus einem bestimmten Betrachtungswinkel sichtbar ist. The describes a similar approach to creating a spatial image WO 94/06049. It is a time-multiplexed system in which different Views of a three-dimensional object successively on an image generator are shown and being corresponding ("synchronous") to each shown The view on a display control panel makes certain partial surface elements transparent are made, whereby for the viewer (s) each "small" view shown only is visible from a certain viewing angle.

Die Anzeigeansteuerungsplatte ist im Ursprungszustand vollkommen opak und besitzt steuerbare Öffnungen, die nur bei Bedarf entsprechend der obigen Bedingung transparent geschaltet werden. Bevorzugt wird die Anzeigeansteuerungsplatte als LC-Panel ausgestaltet. Die Steuerbarkeit ist zwingend nötig zur Gewährleistung eines Raumeindruckes. The display drive plate is completely opaque in the original state and has controllable openings that are transparent only when needed according to the above condition be switched. The display control panel is preferably designed as an LC panel. Controllability is imperative to ensure a room impression.

Nachteilig bei dieser Anordnung sind insbesondere die hohen Geschwindigkeitsanforderungen an den Bildgeber und an die Anzeigeansteuerungsplatte. Weiterhin weist das 3D- Bild wegen der Darstellung jeweils nur einer kleinen sichtbaren Ansicht für jedes Betrachterauge auch nur eine geringe Helligkeit auf. A disadvantage of this arrangement is the high height Speed requirements for the imager and the display drive plate. Furthermore, the 3D Image because of the representation of only a small visible view for each Viewer eye even a low brightness.

Die WO 99/66356 beschreibt eine Anordnung, bei der Teile von Schichtbildern Abbildungselementen unterliegen, die sie in verschiedene Ebenen abbilden. Während diese Anordnung hervorragend dazu geeignet ist, den bei Anordnungen zur räumlichen Darstellung mitunter auftretenden Entkopplungszwang, d. h. den Konflikt zwischen Akkomodation und Konvergenz, auszuschließen, wird dort für eine einwandfreie Wahrnehmung vorausgesetzt, daß der binokulare Blick auf jeden einzelnen Bildpunkt bereits an einer Einzellinse des Arrays möglich ist. Jeder fixierte Bildpunkt entsteht somit durch die Abbildung nur eines einzigen Objektpunktes. Unter dieser Voraussetzung ist allerdings nur eine geringe Tiefendifferenz zwischen den wahrgenommenen Ebenen und/oder nur ein kleiner Betrachtungsbereich und/oder nur ein großer Linsendurchmesser möglich. WO 99/66356 describes an arrangement in which parts of layer images Mapping elements subject to which they depict in different levels. While this Arrangement is excellently suited to that for arrangements for spatial representation Occasional decoupling constraint, d. H. the conflict between accommodation and Excluding convergence is there for proper perception provided that the binocular view of each individual pixel is already at one Single lens of the array is possible. Each fixed pixel thus arises from the Imaging only a single object point. Under this condition, however, is only a slight difference in depth between the perceived levels and / or just one Small viewing area and / or only a large lens diameter possible.

Die "Dreidimensionale Anzeigevorrichtung" nach JP 62-77794A besteht aus einer Bildanzeigevorrichtung, einer Gruppe von vielen feinen konvexen Linsen mit veränderbarer Brennweite sowie einer der Gruppe feiner konvexer Linsen gegenüberstehenden weiteren konvexen Linse. Als feine konvexe Linsen sind z. B. bezüglich ihrer Brennweite veränderbare Flüssigkristall-Linsen vorgesehen, an die Steuersignale gelegt werden, die auf Bildtiefeninformationen basieren. Beim Betreiben dieser Anordnung werden auf der Bildanzeigevorrichtung verschiedene zweidimensionale, nämlich in horizontaler und vertikaler Richtung ausgedehnte Bilder angezeigt, die bei entsprechender Ansteuerung der Flüssigkristall-Linsen bzw. Einstellung von den Bildern zugeordneten Brennweiten durch die weitere konvexe Linse betrachtet werden können, wobei ein dreidimensional wahrnehmbares Bild entsteht. The "three-dimensional display device" according to JP 62-77794A consists of a Image display device, a group of many fine convex lenses with variable Focal length and one of the group of fine convex lenses convex lens. As fine convex lenses such. B. changeable with respect to their focal length Liquid crystal lenses are provided to which control signals are applied to Image depth information based. When operating this arrangement are on the Image display device different two-dimensional, namely in horizontal and vertical direction, extensive images are displayed which, when the Liquid crystal lenses or adjustment of the focal lengths assigned to the images by the Another convex lens can be viewed, with a three-dimensional perceptible Picture arises.

Nachteilig hierbei ist allerdings der verhältnismäßig aufwendige optisch-mechanische und optisch-elektronische Aufbau und die sich mit 90 cm ergebende recht große Bautiefe. Auch ist hier das Auftreten eines unerwünschten Effektes derart zu erwarten, daß das auf große Entfernungen akkomodierte Auge bevorzugt das Raster der feinen konvexen Linsen bzw. das Raster der Zwischenräume zwischen diesen Linsen sieht und nicht, wie eigentlich wünschenswert, eine ungestörte dreidimensionale Darstellung wahrnimmt. Weiterhin dürften der beabsichtigten Anwendung auf TFT-Displays (zur Miniaturisierung) Probleme entgegenstehen, z. B. aufgrund eines nicht realisierbaren Abbildungsmaßstabes des optischen Systems aus den feinen konvexen Linsen und der weiteren konvexen Linse. The disadvantage here, however, is the relatively complex optical and mechanical optical-electronic construction and the rather large construction depth resulting with 90 cm. Also the occurrence of an undesirable effect is to be expected here in such a way that this has a large effect Distances accommodated eye prefers the grid of fine convex lenses or that Grid of the spaces between these lenses looks and not, as actually desirable, perceives an undisturbed three-dimensional representation. Still likely the intended application on TFT displays (for miniaturization) problems oppose, e.g. B. due to an unrealizable image scale of the optical Systems from the fine convex lenses and the further convex lens.

Weiterhin ist in JP 07-64 020A ein "Dreidimensionales Display sowie Anzeigeverfahren mittels dieses Displays" beschrieben. Damit sollen dreidimensionale bewegte Bilder schnell und einfach angezeigt und ohne Brille in einem großen Raumbereich betrachtet werden können. Furthermore, JP 07-64 020A contains a "three-dimensional display and display method by means of this display ". Three-dimensional moving images should be fast and easily displayed and viewed without glasses in a large area can.

Zu diesem Zweck sind mehrere, mit einer konvexen Linse kurzer Brennweite, einer Lichtquelle und einem zwischen der Linse und der Lichtquelle befindlichen Streckmechanismus ausgestattete Anzeigeelemente vorhanden und auf einer Anzeigefläche angeordnet. Ein dreidimensionales Bild wird erzeugt, indem durch Betätigung des Streckmechanismus die Distanz zwischen den konvexen Linsen und den Lichtquellen verändert wird, wodurch sich die Position des mittels der konvexen Linse entstehenden Abbildes der Lichtquelle verschiebt. Mit der gezielten Veränderung der Positionen der virtuellen und der reellen Abbilder der Lichtquellen entsteht ein dreidimensionales Bild. For this purpose, there are several, with a convex lens of short focal length, one Light source and one between the lens and the light source Stretching mechanism equipped display elements available and on a display surface arranged. A three-dimensional image is created by pressing the Stretching mechanism the distance between the convex lenses and the light sources is changed, whereby the position of the resultant by means of the convex lens Image of the light source moves. With the targeted change in the positions of the virtual and real images of the light sources create a three-dimensional image.

Abgesehen von dem hier ebenfalls recht aufwendigen Aufbau besteht ein weiterer Nachteil darin, daß der Öffnungsfehler der bloßen konvexen Linsen nicht korrigiert ist, weswegen die Güte der Abbildung und die Unterschiede in den Abbildungstiefen gering sind. Apart from the construction, which is also quite complex here, there is another disadvantage in that the opening error of the bare convex lenses is not corrected, which is why the Goodness of the image and the differences in the image depths are small.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Anordnungen und Verfahren zur Wiedergabe von Schichtbildern von Szenen und/oder Gegenständen zu schaffen, bei der eine projektionsflächenlose Abbildung ohne Verwendung von bewegten Baugruppen erfolgt. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Anordnungen und Verfahren derart weiterzubilden, daß ein Betrachter ohne zusätzliche Hilfsmittel ein räumlich wahrnehmbares Bild sehen kann. Proceeding from this, the object of the invention is to provide arrangements and methods for Rendering layered images of scenes and / or objects to create one projectionless projection without the use of moving assemblies. It is a further object of the invention to develop the arrangements and methods in such a way that a viewer can see a spatially perceptible image without additional aids.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Anordnung zur Darstellung von Schichtbildern bestehend aus Mitteln zur Sichtbarmachung von mindestens zwei von verschiedenen Betrachtungspositionen aus aufgenommenen Ansichten eines zweidimensionalen Schichtbildes bzw. von Teilen eines Schichtbildes, wobei ein Schichtbild vorzugsweise Informationen über die Gestalt einer Szene bzw. eines Gegenstandes in einer bestimmten Schicht der Szene bzw. des Gegenstandes enthält. Die Betrachtungsposition ist hier im Sinne einer "Aufnahmeposition" zu verstehen. This object is achieved according to the invention by an arrangement for the representation of Layer images consisting of means for the visualization of at least two of different viewing positions from recorded views of a two-dimensional slice image or of parts of a slice image, one slice image preferably information about the shape of a scene or an object in one contains a certain layer of the scene or object. The viewing position is to be understood here in the sense of a "recording position".

Gewissermaßen werden mit einer solchen Anordnung verschiedene "Perspektivansichten" zweidimensionaler Schichtbilder nebeneinander dargestellt. Dabei entspricht jede dieser Ansichten einem kompletten Abbild eines zweidimensionalen Schichtbildes bzw. von Teilen eines Schichtbildes; die verschiedenen Ansichten ein- und desselben Schichtbildes weisen allerdings keinerlei parallaktische Information auf. In a way, with such an arrangement, different "perspective views" two-dimensional slice images shown side by side. Each corresponds to this Views of a complete image of a two-dimensional slice image or of parts a slice image; show the different views of one and the same slice image however no parallactic information.

Selbstredend besteht eine Äquivalenz derlei Ansichten mit künstlich erzeugten Ansichten. Beispielsweise müssen die Ansichten der Schichtbilder nicht zwingend erst physisch ausgenommen werden, sie können vielmehr in einer Recheneinrichtung auf der Basis einfacher geometrischer Zusammenhänge generiert werden. It goes without saying that such views are equivalent to artificially created views. For example, the views of the slice images do not necessarily have to be physical exception, they can rather be based in a computing device simple geometric relationships are generated.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung zeichnet sich dadurch aus, daß jeweils eine Anzahl m_max von von verschiedenen Betrachtungspositionen aus aufgenommenen Ansichten für jedes von n_max verschiedenen Schichtbildern bzw. Teilen von Schichtbildern sichtbar gemacht wird, wobei n_max ≥ 1 und m_max ≥ 2 gilt und wodurch insgesamt n_max.m_max solcher Ansichten sichtbar gemacht werden. Mit derartigen Anordnungen ist es nunmehr möglich, ein Vielzahl von Schichtbildern n_max in jeweils einer Vielzahl von Ansichten m_max darzustellen. An advantageous development of the arrangement according to the invention is characterized in that a number m _max of views taken from different viewing positions is made visible for each slice image or part of slice images different from n _max , n _max 1 1 and m _max 2 2 applies and which makes a total of n _max .m _{max of} such views visible. With such arrangements it is now possible to display a large number of slice images n _max in a large number of views m _max .

Von Vorteil erweist sich in diesem Zusammenhang ein Raster zur Bildwiedergabe aus Zeilen j und Spalten i, welches die Mittel zur Sichtbarmachung bildet. Vorzugsweise ist das Raster als fotografischer Film, LC-Display oder als Plasma-Display ausgebildet. Das Raster (i,j) muß dabei nicht zwingend mit der Rastereinteilung der Bildelemente des entsprechenden Displays übereinstimmen. In this context, it is advantageous to use a grid for displaying images from lines j and columns i, which forms the means of visualization. The grid is preferred designed as a photographic film, LC display or as a plasma display. The grid (i, j) must not necessarily with the grid division of the picture elements of the corresponding display to match.

Andere Ausführungen sind selbstverständlich denkbar; es muß dabei lediglich gewährleistet werden, daß die Auflösung des Rasters eine Sichtbarmachung der n_max.m_max Ansichten in suffizienter Güte gewährleistet. Other versions are of course conceivable; it only has to be ensured that the resolution of the grid ensures that the n _max .m _max views are sufficiently visible.

Weiterhin wird bevorzugt jeweils einem Teil t_xy (x = 1 . . . x_max, y = 1 . . . y_max, wobei bevorzugt gilt x_max.y_max = n_max..m_max, d. h. es existieren genauso viele Teile des Rasters, wie Ansichten von Schichtbildern) des Rasters genau eine Ansicht der n_max.m_max aus verschiedenen Betrachtungspositionen aufgenommenen Ansichten der zweidimensionalen Schichtbilder bzw. der Teile von Schichtbildern zugeordnet. Die Teile t_xy bilden dabei quasi ein Raster (x, y) aus Bildbereichen. . Furthermore, preferably each part of t _xy (x = 1... X _max, y = 1.. Y _max, whereby preferably valid x .y _max _max = n _max. .M _max, ie there are as many parts of the Grid, such as views of slice images) of the raster is assigned exactly one view of the n _max .m _max views of the two-dimensional slice images or the parts of slice images taken from different viewing positions. The parts t _xy form a grid (x, y) of image areas.

Eine davon ausgehend modifizierte Anordnung weist in Betrachtungsrichtung vor dem Raster zur Bildwiedergabe ein weiteres Raster mit optischen Abbildungselementen auf. Damit wird eine optische Abbildung der verschiedenen Ansichten des einen bzw. der mehreren Schichtbilder oder ihrer Teile gewährleistet. An arrangement modified from this points in front of the grid in the viewing direction a further raster with optical imaging elements for image reproduction. So that will an optical representation of the different views of the one or more Layer patterns or their parts guaranteed.

Bevorzugt ist das Raster mit optischen Abbildungselementen ein Linsenraster, auf dem Linsen mit n = 1 . . . n_max Brennweite(n) als optische Abbildungselemente ausgebildet sind. Mit dieser Ausprägung ist es möglich, die verschiedenen Ansichten in unterschiedliche Ebenen abzubilden. The grid with optical imaging elements is preferably a lens grid on which lenses with n = 1. , , n _max focal length (s) are designed as optical imaging elements. With this option it is possible to display the different views in different levels.

Besonders bevorzugt sind allen Teilen t_xy des Rasters, die jeweils ausschließlich Ansichten des gleichen Schichtbildes zeigen, jeweils eine oder mehrere Linse(n) ein- und derselben Brennweite zugeordnet, während anderen Teilbereichen t_xy, die jeweils Ansichten anderer Schichtbilder zeigen, eine oder mehrere Linse(n) davon abweichender Brennweiten zugeordnet sind. Particularly preferably, all parts t _{xy of} the grid, each of which exclusively shows views of the same slice image, are assigned one or more lenses of the same focal length, while other partial areas t _xy , each of which shows views of other slice images, are assigned one or more Lens (s) of different focal lengths are assigned.

Mittels einer solchen Zuordnung wird jede einem Teil t_xy zugeordnete Ansicht eines Schichtbildes in eine bestimmte Tiefe abgebildet. Überdies bilden dann Linsen jeweils ein- und derselben Brennweite die Ansichten der Schichtbilder bzw. von Teilen von Schichtbildern derart ab, daß gleiche Objektpunkte eines Schichtbildes (Teiles eines Schichtbildes) sich jeweils überlagern. Der Betrachter nimmt in angenehmer Weise ein räumliches Bild wahr, wobei sich der räumliche Eindruck aus der Wahrnehmung tiefengestaffelter Schichtbilder ergibt. With such an assignment, each view of a slice image assigned to a part t _{xy is} imaged to a certain depth. In addition, lenses then form the same focal length of the views of the layer images or parts of layer images in such a way that the same object points of a layer image (part of a layer image) overlap each other. The viewer perceives a spatial image in a pleasant manner, the spatial impression resulting from the perception of layered layered images.

Ein besonders charakteristisches Merkmal für diese Art der räumlichen Darstellung ist fernerhin, daß der Betrachter durch jede Gesamtzahl von Linsen jeweils gleicher Brennweite in etwa das gesamte zugeordnete Schichtbild sieht. Dies ergibt sich daraus, daß der Betrachter durch jede Linse einer jeden Gesamtheit gleichbrennweitiger Linsen jeweils einen Teil des entsprechenden Schichtbildes sieht und sich diese Teile zu dem entsprechenden Schichtbild ergänzen. Grund dafür ist, daß unter Linsen gleicher Brennweite die verschiedenen, jedoch kompletten "Ansichten" von zweidimensionalen Schichtbildern dargestellt sind. A particularly characteristic feature for this type of spatial representation is furthermore, that the viewer has the same focal length through each total number of lenses sees approximately the entire assigned slice image. This results from the fact that the viewer a part of each lens of each set of lenses with the same focal length sees the corresponding slice and these parts to the corresponding slice complete. The reason for this is that under lenses of the same focal length the different, however complete "views" of two-dimensional slice images are shown.

Neben der rechnergestützten Erzeugung können die Ansichten der beschriebenen Art bzw. die sie sichtbar machenden Anordnungen ebenso vermittels eines speziellen Aufnahmeverfahrens erzeugt werden. In addition to the computer-aided generation, the views of the type described or the they also make arrangements visible by means of a special recording procedure be generated.

Hierzu geeignet ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Erzeugung eines aus verschiedenen Ansichten zusammengesetzten Bildes, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Vorgabe einer Anzahl n_max.m_max paarweise verschiedener Betrachtungspositionen,
b) Sichtbarmachung genau eines Schichtbildes aus n_max Schichtbildern bzw. eines Teiles eines Schichtbildes, wobei ein Schichtbild vorzugsweise Informationen über die Gestalt einer Szene bzw. eines Gegenstandes in einer bestimmten Schicht der Szene bzw. des Gegenstandes enthält,
c) gleichzeitige oder sequentielle Aufnahme des sichtbar gemachten Schichtbildes bzw. der sichtbar gemachten Teile eines Schichtbildes aus genau m_max der n_max.m_max verschiedenen Betrachtungspositionen auf einem Aufnahmemedium,
d) (n_max-1)-faches Wiederholen der Schritte b) und c) zur Aufnahme von insgesamt n_max.m_max Ansichten von Schichtbildern bzw. Schichtbilderteilen.

A method according to the invention for generating an image composed of different views is suitable for this purpose, comprising the following method steps:

a) Specifying a number n _max .m _max pairs of different viewing positions,
b) visualization of exactly one layer image from n _max layer images or a part of a layer image, wherein a layer image preferably contains information about the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or the object,
c) simultaneous or sequential recording of the layer image made visible or of the parts of a layer image made visible from exactly m _max or n _max. m _max different viewing positions on a recording medium,
d) (n _max -1) -fold repetition of steps b) and c) to record a total of n _max .m _max views of layer images or parts of layer images.

Vermöge dieses Verfahrens werden jeweils m_max Ansichten von jedem der n_max Schichtbilder bzw. Teile von Schichtbildern aufgezeichnet. Die zweidimensionalen Schichtbilder sollten nicht zwingend, aber bevorzugt eben sein. Using this method, m _max views of each of the n _max slice images or parts of slice images are recorded. The two-dimensional slice images should not be mandatory, but should preferably be flat.

Vorzugsweise werden bei der Ausführung des Verfahrens die verschiedenen Schichtbilder bzw. Teile verschiedener Schichtbildes bei jeder Ausführung des Schrittes b) in einer jeweils anderen Ebene sichtbar gemacht, günstigenfalls jedoch in einer Ebene, die der bestimmten Schicht der Szene bzw. des Gegenstandes, aus der die Informationen des sichtbar gemachten Schichtbildes bzw. der sichtbar gemachten Teile eines Schichtbildes über die Gestalt die Szene bzw. eines Gegenstandes herrühren, korrespondiert. The various slice images are preferred when the method is carried out or parts of different layer patterns in each execution of step b) in one made visible on another level, but at best in a level that corresponds to the particular level Layer of the scene or object from which the information of the made visible Layer image or the parts of a layer image made visible about the shape The scene or an object, corresponds.

Jede der in Schritt a) vorgegebenen Betrachtungspositionen, d. h. Aufnahmepositionen, kommt bei allen Ausführungen in Schritt c) insgesamt nur genau einmal zur Anwendung. Each of the viewing positions specified in step a), i.e. H. Receiving positions, is used only once in all of the statements in step c).

Weiterhin findet bei jeder Ausführung des Schrittes c) die Aufnahme unter Verwendung mindestens eines optischen Abbildungselementes statt. Bevorzugt ist nun für jede Ausführung des gesamten Schrittes c) jeweils ein in mindestens einem optisch relevanten Parameter abweichendes Abbildungselement vorgesehen. Each time step c) is carried out, the recording is also used at least one optical imaging element instead. It is now preferred for each version of the entire step c) in each case in at least one optically relevant parameter deviating imaging element provided.

Bei einer günstigen Ausgestaltung wird ein multifokales Linsenarray verwendet, welches die optischen Abbildungselemente enthält, wobei vorzugsweise eine Anzahl n_max.m_max optischer Abbildungselemente auf dem Linsenarray vorgesehen ist. Bei einer solchen Ausbildung ist jedem der n_max.m_max Teile des Rasters genau ein Abbildungselement zuweisbar. In a favorable embodiment, a multifocal lens array is used which contains the optical imaging elements, a number n _max .m _{max of} optical imaging elements preferably being provided on the lens array. With such a design, exactly one imaging element can be assigned to each of the n _max .m _max parts of the grid.

Die Erzeugung eines aus verschiedenen Ansichten zusammengesetzten Bildes im Sinne der Erfindung ist auch möglich mit einer Anordnung, umfassend

- Mittel zur sequentiellen Sichtbarmachung jeweils eines Schichtbildes bzw. eines Teiles eines Schichtbildes, wobei ein Schichtbild vorzugsweise Informationen über die Gestalt einer Szene bzw. eines Gegenstandes in einer bestimmten Schicht der Szene bzw. des Gegenstandes enthält, und
- Mittel zur gleichzeitigen oder sequentiellen Aufnahme des jeweils sichtbar gemachten Schichtbildes bzw. des sichtbar gemachten Teiles eines Schichtbildes aus jeweils genau mmax paarweise verschiedenen Betrachtungspositionen.

The creation of an image composed of different views in the sense of the invention is also possible with an arrangement comprising

Means for the sequential visualization of a layer image or part of a layer image, wherein a layer image preferably contains information about the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or object, and
- Means for the simultaneous or sequential recording of the respectively made visible slice image or the made visible part of a slice image from precisely different mmax pairs of different viewing positions.

Favorisiert wird hier eine Ausgestaltung, die vorsieht, daß die Mittel zur sequentiellen Sichtbarmachung so ausgelegt sind, daß die Schichtbilder bzw. Teile eines Schichtbildes in einer jeweils anderen Ebene sichtbar gemacht werden, vorzugsweise in einer Ebene, die der bestimmten Schicht der Szene bzw. des Gegenstandes, aus der die Informationen des sichtbar gemachten Schichtbildes bzw. der sichtbar gemachten Teile eines Schichtbildes über die Gestalt die Szene bzw. eines Gegenstandes herrühren, korrespondiert. A configuration is preferred here, which provides that the means for sequential Visualization are designed so that the layer images or parts of a layer image in on a different level, preferably in a level that the certain layer of the scene or object from which the information of the visible made layer image or the parts of a layer image made visible via the Shape of the scene or an object, corresponds.

Dabei können die Mittel zur Sichtbarmachung mindestens ein Bildwiedergabegerät, vorzugsweise ein LC-Display, umfassen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Mittel zur gleichzeitigen oder sequentiellen Aufnahme mindestens ein lichtempfindliches Medium, vorzugsweise einen fotografischen Film oder ein CCD-Array, umfassen. Selbstverständlich sind auch hier andere Ausbildungsformen denkbar. The means for visualization can include at least one image display device, preferably comprise an LC display. It is also advantageous if the means for simultaneous or sequential recording of at least one light-sensitive medium, preferably a photographic film or a CCD array. Of course other forms of training are also conceivable here.

Fernerhin kann die Relativposition zwischen den Mitteln zur Sichtbarmachung und den Mitteln zur gleichzeitigen oder sequentiellen Aufnahme variierbar sein, etwa durch die Anordnung beider Mittel auf einer Schiene. Dadurch kann die Korrelation der Herkunftsebene eines Schichtbildes zur Ebene der Sichtbarmachung bei der Aufnahme in einfacher Weise berücksichtigt werden, indem die Relativposition geeignet verändert wird. Der Justieraufwand wird begrenzt gehalten. Furthermore, the relative position between the means for visualization and the Means for simultaneous or sequential recording can be varied, such as by the Arrangement of both means on a rail. This can correlate the level of origin a layer image to the level of visualization in the recording in a simple manner be taken into account by appropriately changing the relative position. The adjustment effort is kept limited.

Die Mittel zur gleichzeitigen oder sequentiellen Aufnahme des jeweils sichtbar gemachten Schichtbildes bzw. des sichtbar gemachten Teiles eines Schichtbildes verfügen weiterhin korrespondierend zu jeder einzelnen Betrachtungsposition über mindestens ein optisches Abbildungselement, welches sich im Abbildungsstrahlengang befindet. Bei dem optischen Abbildungselement kann es sich beispielsweise um eine Linse handeln. The means for simultaneous or sequential recording of what is made visible Layer image or the made visible part of a layer image still have corresponding to each individual viewing position via at least one optical one Imaging element, which is located in the imaging beam path. With the optical Imaging element can be, for example, a lens.

Bevorzugt sind für die verschiedenen Aufnahmen jeweils ein- und desselben Schichtbildes bzw. eines Teiles ein- und desselben Schichtbildes optische Abbildungselemente vorgesehen, die im wesentlichen gleiche optische Eigenschaften aufweisen, während die optischen Abbildungselemente für die Aufnahmen paarweise verschiedener Schichtbilder bzw. Teile paarweise verschiedener Schichtbilder in jeweils mindestens einem optischen Parameter voneinander abweichen. Ein einfach zu realisierender abweichender Parameter ist in diesem Zusammenhang bevorrechtet die Brennweite. One and the same slice image is preferred for the different recordings or a part of one and the same layer image, optical imaging elements are provided, which have essentially the same optical properties, while the optical Imaging elements for the recordings of different layer images or parts in pairs slice images different in pairs in at least one optical parameter differ from each other. An easy to implement deviating parameter is in this Context favors the focal length.

Damit ergibt sich ein multifokales Linsenarray, welches die optischen Abbildungselemente (Linsen teilweise verschiedener Brennweiten) enthält. This results in a multifocal lens array, which is the optical imaging elements (Lenses with different focal lengths).

Um die Handhabung der Anordnung zu erleichtern, hat es sich bewährt, einen segmentweise ansteuerbaren Shutter im Strahlengang zwischen den Mitteln zur Aufnahme und den Mitteln zur Sichtbarmachung anzuordnen. Der jeweilige Teilbereich des Strahlenganges, der zu genau einer Ansicht eines Schichtbildes bzw. eines Teiles eines Schichtbildes korrespondiert, wird nun durch die Segmente des Shutters je nach Ansteuerung freigegeben oder gesperrt. Damit wird erreicht, daß die verschiedenen Ansichten eines Schichtbildes bzw. Ansichten von Teilen eines Schichtbildes ohne Eile nacheinander aufgenommen werden können. In order to facilitate the handling of the arrangement, it has been proven to use one segment at a time controllable shutter in the beam path between the means for receiving and the means to arrange for visualization. The respective section of the beam path that is too precise corresponds to a view of a slice image or a part of a slice image now released or blocked by the segments of the shutter depending on the control. In order to is achieved that the different views of a layer image or views of Parts of a layer image can be recorded one after the other without hurry.

Im Rahmen der Erfindung liegt weiterhin ein Verfahren zur Darstellung von räumlich wahrnehmbaren Schichtbildern. Das Verfahren basiert insbesondere auf den eingangs beschriebenen Anordnungen zur Darstellung von Schichtbildern. Es umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

a) gleichzeitige Sichtbarmachung jeweils einer Anzahl m_max von von verschiedenen Betrachtungspositionen aus aufgenommenen Ansichten von jedem von n_max zweidimensionalen Schichtbildern bzw. Teilen von Schichtbildern, wobei ein Schichtbild vorzugsweise Informationen über die Gestalt einer Szene bzw. eines Gegenstandes in einer bestimmten Schicht der Szene bzw. des Gegenstandes enthält, und wobei n_max _≥ 2 und m_max ≥ 2 gilt,
b) Abbildung dieser Ansichten durch eine Anzahl n_max.m_max optischer Abbildungselemente, wobei die Abbildungselemente in eine Anzahl von n_max Gruppen aufteilbar sind, jede Gruppe genau m_max Abbildungselemente - bis auf die jeweilige Position - im wesentlichen gleicher optischer Parameter enthält, wobei die Abbildungselemente paarweise verschiedener Gruppen jeweils in mindestens einem optischen Parameter voneinander verschieden sind, und wobei alle Abbildungselemente einer der Gruppen jeweils den Ansichten genau eines Schichtbildes bzw. den Ansichten von Teilen eines Schichtbildes zugeordnet sind.

Within the scope of the invention is also a method for displaying spatially perceptible slice images. The method is based in particular on the arrangements described above for displaying slice images. It includes the following process steps:

a) simultaneous visualization of a number m _max of views taken from different viewing positions of each of n _max two-dimensional slice images or parts of slice images, a slice image preferably providing information about the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or . contains the object, and where n _max _≥ 2 and m _max ≥ 2 applies,
b) Mapping these views by a number n _max .m _max optical imaging elements, the imaging elements being divisible into a number of n _max groups, each group containing exactly m _max imaging elements - apart from the respective position - essentially the same optical parameters, whereby the imaging elements of different groups in pairs are each different in at least one optical parameter, and all imaging elements of one of the groups are each assigned to the views of exactly one slice image or the views of parts of a slice image.

Es ist übrigens auch denkbar, die bei optischen Systemen mitunter auftretende Bildfeldwölbung hier als Vorteil auszunutzen: Insofern die zweidimensionalen Schichtbilder, die räumlich wahrnehmbar in verschiedenen Tiefen dargestellt werden, aus entsprechenden gekrümmten Schichten herrühren, wird deren Bildinformation positionsgerecht wahrnehmbar dargestellt, d. h. Bildinformation einer "krummen" Schicht wird auch als "krumme" Schicht dargestellt. Incidentally, it is also conceivable that the occasionally occurring in optical systems Use of field curvature as an advantage here: in this respect the two-dimensional slice images, which are shown spatially perceptible at different depths, from corresponding Curved layers originate, their image information is perceptible in the correct position shown, d. H. Image information of a "crooked" layer is also called a "crooked" layer shown.

In Ausführung dieses Verfahrens wird ein räumlicher Eindruck in der weiter oben beschriebenen Art und Weise erzielt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird die Wirkungsweise hier nicht noch einmal detailliert erläutert. In performing this procedure, a spatial impression is given in the above described way achieved. To avoid repetitions, the How it works is not explained in detail here.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail below with reference to drawings. It shows:

Fig. 1 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung von verschiedenen Ansichten eines zweidimensionalen Schichtbildes, Fig. 1 is a schematic diagram for illustration of different views of a two-dimensional slice image,

Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung von Betrachtungspositionen für verschiedene Schichtbilder, Fig. 2 is a schematic diagram for illustration of viewing positions for different images layer,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung, auf der mehrere Ansichten mehrerer verschiedener Schichtbilder dargestellt sind, sowie Fig. 4 eine Prinzipskizze zu einem multifokalen Linsenarray. Fig. 3 is a schematic diagram of an arrangement according to the invention, on which several views of several different slice images are shown, and Fig. 4 is a schematic diagram of a multifocal lens array.

Die Fig. 1 veranschaulicht trivial die Zuordnung von verschiedenen Ansichten eines zweidimensionalen Schichtbildes. Dabei zeigt das größere Rechteck schematisch ein zweidimensionales, in diesem Fall ebenes Schichtbild. Die vier verschiedenen Ansichten, die von unterschiedlichen Betrachtungs- bzw. Aufnahmepositionen aufgenommen sind, werden durch die kleineren Rechtecke B', B'', B''' und B"" schematisiert. Fig. 1 illustrates trivial the assignment of different views of a two-dimensional slice image. The larger rectangle schematically shows a two-dimensional, in this case flat layer image. The four different views, which are taken from different viewing or recording positions, are schematized by the smaller rectangles B ', B'',B''' and B "".

Fernerhin zeigt Fig. 2 eine Prinzipskizze zur Veranschaulichung von Betrachtungspositionen für verschiedene Schichtbilder. Die Zahlen 1-16 stehen für Betrachtungspositionen der vier verschiedenen Schichtbilder B, C, D und E. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Aufnahme wird von diesen vier Schichtbildern jeweils nur eines in der entsprechenden Ebene sichtbar gemacht. Beispielweise wird dann durch ein multifokales Linsenarray hindurch, welches in Fig. 4 dargestellt ist und in dessen unmittelbarer Nähe sich ein lichtempfindliches Medium, z. B. ein fotografischer Film befindet, jeweils an diesen Betrachtungspositionen eine entsprechende Aufnahme einer Ansicht getätigt. Ein für diesen Aufnahmevorgang eventuell nötiger elementweise ansteuerbarer Shutter ist zeichnerisch nicht dargestellt. Wie eingangs beschrieben wird bei der Darstellung jedes einzelnen Schichtbildes eine Anzahl mmax von Ansichten aufgezeichnet. Beispielsweise wird das Schichtbild B von den Positionen 1, 3, 9 und 11 aus aufgezeichnet, während des Schichtbild C von den Positionen 5, 7, 13 und 15 aus aufgezeichnet wird. Entsprechend korrespondieren auch die Betrachtungspositionen 2, 4, 10 und 12 bzw. 6, 8, 14 und 16 mit den Schichtbildern D bzw. E. Furthermore, FIG. 2 shows a schematic diagram to illustrate viewing positions for different slice images. The numbers 1-16 stand for viewing positions of the four different slice images B, C, D and E. According to the method for recording according to the invention, only one of these four slice images is made visible in the corresponding plane. For example, then through a multifocal lens array, which is shown in Fig. 4 and in the immediate vicinity of a light-sensitive medium, for. B. is a photographic film, a corresponding shot of a view is made at each of these viewing positions. A shutter that can be controlled element by element for this recording process is not shown in the drawing. As described at the beginning, a number of mmax views are recorded in the representation of each individual slice image. For example, slice B is recorded from positions 1 , 3 , 9 and 11 , while slice C is recorded from positions 5 , 7 , 13 and 15 . Correspondingly, the viewing positions 2 , 4 , 10 and 12 or 6 , 8 , 14 and 16 correspond with the layer images D and E.

Das Ergebnis ist ein Film, auf dem jeweils m_max = 4 Ansichten (B', B", B''', B"" bzw. C', C", C''', C"" bzw. D', D", D''', D"" bzw. E', E", E''', E"") zu jedem der n_max = 4 Schichtbilder B bzw. C bzw. D bzw. E dargestellt sind. Gegebenenfalls kann noch eine Farbinvertierung des Fotonegativs durchgeführt werden. The result is a film on which m _max = 4 views (B ', B ", B''',B""or C ', C", C''', C "" or D ', D ", D ''',D""orE',E", E ''', E "") for each of the n _max = 4 slice images B or C or D or E are shown. If necessary, a color inversion of the photo negative can also be carried out.

Demnach existieren also n_max.m_max = 16 Ansichten der Schichtbilder, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind. Accordingly, there are n _max .m _max = 16 views of the slice images, as shown in FIG. 3.

Die Fig. 3 zeigt inhärent eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung, auf der je 4 Ansichten von je 4 verschiedenen Schichtbildern dargestellt sind. Fig. 3 shows inherently a schematic diagram of an arrangement according to the invention, are shown on the 4 per views of 4 each different slice images.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine erfindungsgemäße Darstellung von Schichtbildern nach Fig. 3 erweitert um ein multifokales Linsenarray, welches in einer Prinzipskizze in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 4 stehen die Zahlen in Klammern jeweils für eine bestimmte Brennweite. Daher bildet eine Linse mit der Brennweite (1), die beispielsweise einem Wert von f = 60 mm entspricht, eine der Ansichten (B', B", B''', B"") des Schichtbildes B ab. Beispielhaft können die Werte für die anderen Brennweiten betragen: bei (2) f = 75 mm, bei (3) f = 85 mm und bei (4) f = 100 mm. In an advantageous embodiment, a representation of layer images according to FIG. 3 is expanded by a multifocal lens array, which is shown in a schematic diagram in FIG. 4. In Fig. 4, the numbers in parentheses each represent a certain focal length. Therefore, a lens with the focal length ( 1 ), which corresponds to a value of f = 60 mm, for example, depicts one of the views (B ', B ", B''',B"") of the layer image B. The values can be used as examples for the other focal lengths are: at ( 2 ) f = 75 mm, at ( 3 ) f = 85 mm and at ( 4 ) f = 100 mm.

Auf diese Weise kann wie oben beschrieben ein räumlicher Eindruck für mehrere Betrachter ohne Sehhilfe erzielt werden. In this way, as described above, a spatial impression can be made for several viewers can be achieved without visual aids.

Die Erfindung bietet einige Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Insbesondere bietet sie die Möglichkeit, verschiedene Ansichten zweidimensionaler Schichtbilder zu erzeugen bzw. darzustellen und diese im Zusammenhang mit einer hilfsmittelfrei räumlich wahrnehmbaren Darstellung zu nutzen. Bei einer solchen räumlichen Darstellung existiert der Konflikt aus Akkomodation und Konvergenz ("Entkopplungszwang") nicht mehr. Da für die Generation des räumlichen Eindrucks Linsen fester Brennweite eingesetzt werden, muß die Anordnung nicht mit teuren varifokalen Linsenarrays ausgestattet werden. The invention offers several advantages over the prior art. Offers in particular the possibility of generating different views of two-dimensional slice images or represent and this in connection with a tool-free spatial use perceptible representation. With such a spatial representation, the Conflict of accommodation and convergence ("decoupling constraint") no longer. As for the Generation of spatial impression Fixed focal length lenses must be used Arrangement can not be equipped with expensive varifocal lens arrays.

Claims

1. Arrangement for the representation of layer images consisting of means for visualization from at least two taken from different viewing positions Views of a two-dimensional slice image or of parts of a slice image, wherein a layer image preferably information about the shape of a scene or Contains object in a certain layer of the scene or the object.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that a number mmax of views taken from different viewing positions is made visible for each of n _max different slice images or parts of slice images, where n _max ≥ 1 and m _max ≥ 2 applies and making a total of n _max .m _{max of} such views visible.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the means for visualization include a grid for image display from rows j and columns i, the grid is preferably designed as a photographic film, LC display or as a plasma display.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that in each case a part t _xy (x = 1... X _max , y = 1... Y _max , preferably x _max .y _max = n _max .m _max , ie there are as many parts of the grid as there are views of slice images) of the grid is assigned exactly one view of the n _max .m _max views of the two-dimensional slice images or the parts of slice images taken from different viewing positions.

5. Arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that in the viewing direction another grid with optical imaging elements in front of the grid for image reproduction is arranged.

6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the grid with optical imaging elements is a lens grid on which lenses with n = 1. , , n _max focal length (s) are designed as optical imaging elements.

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that all parts t _{xy of} the grid, on which only views of the same slice image are made visible, one or more lens (s) are assigned one and the same focal length, while other partial areas t _xy , on which views of other slice images are made visible, one or more lens (s) of different focal lengths are assigned.

8. A method for generating an image composed of different views, comprising the following method steps:

a) Specifying a number n _max .m _max pairs of different viewing positions,

b) visualization of exactly one layer image or part of a layer image, wherein a layer image preferably contains information about the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or object,

c) simultaneous or sequential recording of the layer image made visible or of the parts of a layer image made visible from exactly m _max or n _max. m _max different viewing positions on a recording medium,

d) (n _max -1) -fold repetition of steps b) and c) to record a total of n _max .m _max views of layer images or parts of layer images.

9. The method according to claim 8, characterized in that the different layer images or parts of different layer patterns in each execution of step b) in one on another level, but preferably in a level that the certain layer of the scene or object from which the information of the visible made layer image or the parts of a layer image made visible via the Shape of the scene or an object, corresponds.

10. The method according to claim 9, characterized in that each of the in step a) given viewing positions for all of the explanations in step c) are accurate overall is used once.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that with each execution of step c) the recording using at least one optical Mapping element takes place.

12. The method according to claim 11, characterized in that for each execution of the entire step c) in each case in at least one optically relevant parameter deviating imaging element is provided.

13. The method according to claim 12, characterized in that a multifocal lens array is used, which contains the optical imaging elements, preferably a number n _max .m _max optical imaging elements is provided on the lens array.

14. Arrangement for generating an image composed of different views, comprising
Means for sequential visualization of a layer image or part of a layer image, a layer image preferably containing information about the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or object, and
Means for the simultaneous or sequential recording of the respectively made visible slice image or the made visible part of a slice image from exactly mmax pairs of different viewing positions.

15. The arrangement according to claim 14, characterized in that the means for sequential Visualization are designed so that the layer images or parts of a layer image in on a different level, preferably in a level that the certain layer of the scene or object from which the information of the visible made layer image or the parts of a layer image made visible via the Shape of the scene or an object, corresponds.

16. The arrangement according to claim 15, characterized in that the means for Visualization include at least one image display device, preferably an LC display and that the means for simultaneous or sequential recording at least one photosensitive medium, preferably a photographic film or a CCD array.

17. Arrangement according to one of claims 14-16, characterized in that the Relative position between the means for visualization and the means for simultaneous or sequential recording is variable, for example by arranging both means on one Rail.

18. Arrangement according to one of claims 14-17, characterized in that the means for simultaneous or sequential recording of the layer image made visible in each case or the made visible part of a layer image corresponding to each one Viewing position have at least one optical imaging element, which is in the imaging beam path.

19. The arrangement according to claim 18, characterized in that for the different Recordings of one and the same layer image or a part of one and the same Layer image optical imaging elements are provided, which are essentially the same have optical properties, while the optical imaging elements for the Images of pairs of different slices or parts of pairs of different Layer images differ from one another in at least one optical parameter.

20. The arrangement according to claim 19, characterized in that it is a multifocal Contains lens array, which contains the optical imaging elements.

21. Arrangement according to one of claims 14-20, characterized in that a Shutter that can be controlled segment-wise in the beam path between the means for recording and the means for visualization is provided, the segments of which the respective Partial area of the beam path that leads to exactly one view of a slice image or one Part of a layer image corresponds, depending on the control, enable or disable.

22. A method for displaying spatially perceptible slice images, in particular using the arrangements according to claims 1 and 2, comprising the following method steps:

a) simultaneous visualization of a number m _max of views taken from different viewing positions of each of n _max two-dimensional slice images or parts of slice images, a slice image preferably providing information about the shape of a scene or an object in a specific layer of the scene or . contains the object, and where n _max ≥ 2 and m _max ≥ 2 applies,

b) Mapping these views by a number n _max .m _max optical imaging elements, the imaging elements being divisible into a number of n _max groups, each group containing exactly m _max imaging elements - apart from the respective position - essentially the same optical parameters, whereby the imaging elements of different groups in pairs are each different in at least one optical parameter, and all imaging elements of one of the groups are each assigned to the views of exactly one slice image or the views of parts of a slice image.