DE102004042498A1

DE102004042498A1 - Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung

Info

Publication number: DE102004042498A1
Application number: DE102004042498A
Authority: DE
Inventors: Stephan Dipl.-Ing. Otte; Markus Dipl.-Phys. Klippstein
Original assignee: X3D Technologies GmbH
Current assignee: Newsight 07745 Jena De GmbH
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-02
Also published as: CN101103298A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung von Bildern. Aufgabe der Erfindung ist es, Störlichtreflexe bei Anordnungen der eingangs genannten Art zu vermindern und somit die Wahrnehmbarkeit der 3-D-Darstellung zu verbessern, wobei gleichzeitig eine hohe Widerstandsfähigkeit der äußeren Anordnungsoberfläche verwirklicht sein soll. Erfindungsgemäße Anordnungen umfassen eine Bildwiedergabeeinrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen, die in vorgegebener Zuordnung Informationen aus einer oder mehreren Ansichten einer Szene/eines Gegenstandes/eines Textes repräsentieren, ein in Blickrichtung eines Betrachters vor der Bildwiedergabeeinrichtung angeordnetes Filterarray, das eine Vielzahl von in bestimmten Wellenlängenbereichen durchlässigen Wellenlängenfilterelementen sowie von für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt, wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf einem transparenten Substrat, welches sich vor der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind und wobei in Blickrichtung eines Betrachters vor dem Filterarray eine transparente, möglichst beidseitig entspiegelte Scheibe angeordnet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung von Bildern.

Im Stand der Technik sind derartige Anordnungen, beispielsweise basierend auf Lentikularschirmen, Filterarrays und Barriereschirmen bekannt. Nachteilig für den Betrachter sind oftmals Reflexionen auf der Bildoberfläche. Die DE 200 22 583 U1 offenbart zwar Mittel zur Minimierung der Reflexe durch äußeren Aufdruck eines absorbierenden Filterarrays. Allerdings ist dabei die Widerstandsfähigkeit der äußeren Oberfläche sehr eingeschränkt. Ein gemäß dieser Lehre etwa in üblichem Siebdruck außen aufgedrucktes Filterarray, welches nicht durch thermische Behandlung in den Zustand einer verbesserten Widerstandsfähigkeit überführt wurde, ist leicht mit einem Schlüssel oder ähnlichem spitzen Gegenstand zerkratzbar und damit für den kommerziellen Einsatz nur bedingt tauglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Entstehung von Störlichtreflexen bei Anordnungen der eingangs genannten Art weitestgehend zu hemmen und somit die Wahrnehmbarkeit der 3D-Darstellung zu verbessern, wobei gleichzeitig eine hohe Widerstandsfähigkeit der äußeren Anordnungsoberfläche verwirklicht sein soll. Diese Ziele sollen mit möglichst einfachen Mitteln erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung von Bildern, mindestens umfassend

– eine Bildwiedergabeeinrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen, die in vorgegebener Zuordnung Informationen aus einer oder mehreren Ansichten einer Szene/eines Gegenstandes/eines Textes repräsentieren,
– ein in Blickrichtung eines Betrachters vor der Bildwiedergabeeinrichtung angeordnetes Filterarray, das eine Vielzahl von in bestimmten Wellenlängenbereichen durchlässigen Filterelementen sowie von für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt,
– wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf einem transparenten Substrat, welches sich vor der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind, und wobei
– in Blickrichtung eines Betrachters vor dem Filterarray eine – mindestens auf der dem Betrachter zugewandten Seite – entspiegelte transparente Scheibe angeordnet ist.

Durch die Aufbringung der für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf einem transparenten Substrat kann eine recht gute Reflexminderung bezüglich äußeren Störlichts erreicht werden. Gleichzeitig sorgt die mindestens einseitig entspiegelte transparente Scheibe vor dem Filterarray für einen guten Schutz desselben, wobei wegen der Entspiegelung nur geringfügige Störlichtreflexe auf Grund der transparenten Scheibe hinzukommen können. Somit wird die Aufgabe, die Entstehung von Störlichtreflexen weitestgehend zu hemmen und gleichzeitig eine hohe Widerstandsfähigkeit der äußeren Anordnungsoberfläche zu erzielen, durch die erfindungsgemäße Anordnung gelöst. Im weiteren werden vorteilhafte Ausgestaltungen diskutiert, die die Wirksamkeit der erfinderischen Lösung zum Teil noch verbessern.

Bevorzugt sind ausschließlich für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässige Filterelemente (welche den in bestimmten Wellenlängenbereichen durchlässigen Filterelementen entsprechen) und für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässige Filterelemente auf dem Filterarray vorgesehen. Die einzelnen Filterelemente des Filterarrays weisen jeweils einen beliebigen, bevorzugt einen rechteckigen Umriß auf.

Die transparente Scheibe kann beispielsweise aus Kunststoff oder Glas bestehen und vorzugsweise beidseitig mit einer Vielfachbeschichtung entspiegelt sein. Auch Sicherheitsglas kann zum Einsatz kommen.

Bei der Bildwiedergabeeinrichtung handelt es sich um ein Farb-LC-Display, ein Plasmadisplay, ein OLED oder ein Elektrolumineszenzdisplay. Andere Ausgestaltungen sind denkbar.

Das Filterarray kann als belichteter oder geplotteter, entwickelter fotografischer Film ausgebildet sein, wobei das Plastiksubstrat des Films und optional gleichzeitig eine in Blickrichtung dahinter befindliche Glasscheibe, auf welche das Plastiksubstrat des Films laminiert sein kann, dem besagten transparenten Substrat entspricht und wobei die besagten für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch die geschwärzte Filmemulsion gebildet werden.

Demgegenüber kann das transparente Substrat auch eine optional entspiegelte- Glas- oder Kunststoffscheibe sein, auf welche die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente als – bevorzugt matte – schwarze Farbe aufgebracht sind. Hierbei ist es zum einen möglich, daß die Farbe durch einen Druckprozeß in der Strukturform des Filterarrays aufgebracht ist. Im einfachsten Falle werden dabei im übrigen die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente durch Weglassen der Farbe gebildet. Zum anderen ist es ebenso denkbar, daß die Farbe zunächst flächendeckend aufgebracht und auf dieser die Struktur des Filterarrays nachträglich, z.B. mittels Laserstrahlablation, ausgearbeitet wird. In beiden Fällen kann die Farbe nach dem Aufbringen thermisch behandelt werden, um eine bessere Haltbarkeit und/oder verstärkte Mattierung zu erreichen.

Zur Strukturierung und Herstellung von Filterarrays sei hier stellvertretend auf die Schriften DE 201 21 318 U1 , WO 01/56265, PCT/EP2004/004464, PCT/EP2004/001833 sowie DE 101 45 133 der Anmelderin verwiesen. Selbstredend wird auch davon ausgegangen, daß die Zuordnung von Informatio nen aus einer oder mehreren Ansichten einer Szene/eines Gegenstandes/eines Textes zu der Vielzahl von Bildelementen in geeigneter Weise, insbesondere nach Lehre einer oder mehrerer der vorgenannten Schriften, erfolgt.

Für alle Ausgestaltungen gilt, daß zwischen der transparenten Scheibe und den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen ein mit Luft gefüllter Abstand von einschließlich 0 mm bis einschließlich 4 mm vorgesehen ist. In besonderen Anwendungsfällen kann der Abstand auch größer 4 mm sein.

Ferner ist zwischen dem transparenten Substrat und der bildgebenden Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung ein Abstand von einschließlich 0 mm bis einschließlich 24 mm vorgesehen. Der Abstand wird dabei als von den jeweils einander zugewandten Oberflächen des transparenten Substrates und der Bildwiedergabeeinrichtung gemessen betrachtet. In Ausnahmefällen kann der Abstand auch größer sein. Das transparente Substrat selbst ist vorzugsweise wenige 100 μm bis wenige Millimeter dick. Liegen die RGB-Farbsubpixel beispielsweise im Größenbereich von jeweils 100 μm Breite, so ist das transparente Substrat bevorzugt ungefähr einen Millimeter dick. Es entspricht dann gleichzeitig einer Art Abstandshalter zwischen Filterarray und Bildwiedergabeeinrichtung.

Sind die Subpixel etwa doppelt so dick, so kann das transparente Substrat durchaus wenige bis einige Millimeter dick sein.

Insbesondere beim Einsatz von Plasmabildschirmen als Bildwiedergabeeinrichtung kann es von Vorteil sein, wenn innerhalb des besagten Abstandes eine weitestgehend oder vollkommen transparente, elektrisch leitfähige Scheibe, bevorzugt aus Verbundglas bestehend, angeordnet ist.

Ungeachtet dessen ist es auch möglich, daß das transparente Substrat selbst eine weitestgehend oder vollkommen transparente, elektrisch leitfähige Glasscheibe ist, welche bevorzugt aus Verbundglas besteht.

Es können ferner Mittel zur wahlweise dreidimensional wahrnehmbaren oder zweidimensionalen Darstellung an der erfindungsgemäßen Anordnung zum Einsatz kommen, insofern diese nicht zu einer erhöhten Störlichtreflexempfindlichkeit führen bzw. die gegebene Widerstandsfähigkeit der äußeren Anordnungsoberfläche mindern.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausgestaltungsbeispiels näher erläutert.
Diese beispielhafte Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung von Bildern umfaßt:

– eine Bildwiedergabeeinrichtung vom Typ NEC LCD4000 mit einer 1280 Spalten und 768 Zeilen von Vollfarbbildelementen, die in vorgegebener Zuordnung Informationen aus einer oder mehreren Ansichten einer Szene/eines Gegenstandes/eines Textes repräsentieren,
– ein in Blickrichtung eines Betrachters vor der Bildwiedergabeeinrichtung angeordnetes Filterarray, das eine Vielzahl von in bestimmten Wellenlängenbereichen durchlässigen Wellenlängenfilterelementen sowie von für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt,
– wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf einem transparenten Substrat in Form einer 3 mm dicken, ersten Conturan-Glasscheibe (Hersteller: Schott Glaswerke Grünenplan/Deutschland), welche sich im Abstand von 8 mm vor der Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind, und wobei
– in Blickrichtung eines Betrachters vor dem Filterarray eine transparente Scheibe in Form einer zweiten beidseitig mittels Vielfachbeschichtung entspiegelten, ebenfalls 3 mm dicken Conturan-Glasscheibe angeordnet ist.

Es sind ausschließlich für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässige und im wesentlichen undurchlässige (opake) Filterelemente auf dem Filterarray vorgesehen. Die einzelnen Filterelemente des Filterarrays weisen jeweils einen rechteckigen Umriß auf. Für die Strukturierung des Filterarrays sei hier beispielhaft auf eine der in den Schriften DE 201 21 318 U1 , WO 01/56265, PCT/EP2004/004464, PCT/EP2004/001833 sowie DE 101 45 133 genannten Ausgestaltungen verwiesen, welche dem Fachmann geläufig sind. Es wird auch davon ausgegangen, daß die Zuordnung von Informationen aus einer oder mehreren Ansichten einer Szene/eines Gegenstandes/eines Textes zu der Vielzahl von Bildelementen in geeigneter Weise, insbesondere nach Lehre einer oder mehrerer der vorgenannten Schriften, erfolgt.
Auf dem transparenten Substrat, d.h. der ersten Conturan-Glasscheibe, sind die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente als – bevorzugt matte – schwarze Farbe aufgebracht, z.B. aufgedruckt. Zum Bedrucken eignen sich übliche Siebdruckverfahren, wobei die Farbe durch einen Druckprozeß in der Strukturform des Filterarrays aufgebracht wird. Somit ist keine weitere nachträgliche Strukturierung des Filterarray nötig. Die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente werden dabei einfach durch Weglassen der Farbe auf dem transparenten Substrat gebildet.
Durch die Aufbringung der für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf dem transparenten Substrat, d.h. der ersten Conturan-Glasscheibe, kann eine recht gute Reflexminderung bezüglich äußeren Störlichts erreicht werden. Gleichzeitig sorgt die beidseitig entspiegelte transparente Scheibe (also die zweite Conturan-Glasscheibe) vor dem Filterarray für einen mechanischen Schutz desselben, wobei wegen der beidseitigen Entspiegelung nur eine geringfügige Störlichtempfindlichkeit besteht. Somit wird die Aufgabe, die Entstehung von Störlichtreflexen weitestgehend zu hemmen und gleichzeitig eine hohe Wider standsfähigkeit der äußeren Anordnungsoberfläche zu erzielen, durch die erfindungsgemäße Anordnung auch in dieser Ausgestaltung gelöst.
Zwischen der transparenten Scheibe und den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen ist ein mit Luft gefüllter Abstand von ca. 0,5 mm vorgesehen.
Ferner ist zwischen dem transparenten Substrat (erste Conturan-Glasscheibe) und der bildgebenden Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung ein Abstand von einschließlich 8 mm vorgesehen. Der Abstand wird dabei als von den jeweils einander zugewandten Oberflächen des transparenten Substrates und der Bildwiedergabeeinrichtung gemessen betrachtet.
Die Erfindung hat verschiedene Vorteile. Die Entstehung von Störlichtreflexen wird bei Anordnungen der eingangs genannten Art weitestgehend gehemmt und somit wird die Wahrnehmbarkeit der 3D-Darstellung verbessert. Dabei wird gleichzeitig eine hohe Widerstandsfähigkeit der äußeren Anordnungsoberfläche verwirklicht. Die Erfindung ist überdies mit einfachen Mitteln umsetzbar.

Claims

Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung von Bildern, mindestens umfassend – eine Bildwiedergabeeinrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen, die in vorgegebener Zuordnung Informationen aus einer oder mehreren Ansichten einer Szene/eines Gegenstandes/eines Textes repräsentieren, – ein in Blickrichtung eines Betrachters vor der Bildwiedergabeeinrichtung angeordnetes Filterarray, das eine Vielzahl von in bestimmten Wellenlängenbereichen durchlässigen Wellenlängenfilterelementen sowie von für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt, – wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf einem transparenten Substrat, welches sich vor der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind, und wobei – in Blickrichtung eines Betrachters vor dem Filterarray eine – mindestens auf der dem Betrachter zugewandten Seite – entspiegelte transparente Scheibe angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässige und im wesentlichen undurchlässige Filterelemente auf dem Filterarray vorgesehen sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Scheibe aus Kunststoff oder Glas besteht und beidseitig mit einer Vielfachbeschichtung entspiegelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabeeinrichtung ein Farb-LC-Display, ein Plasmadisplay, ein OLED oder ein Elektrolumineszenzdisplay ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filterelemente des Filterarrays jeweils einen beliebigen, bevorzugt einen rechteckigen Umriß aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterarray als belichteter oder geplotteter, entwickelter fotografischer Film ausgebildet ist, wobei das Plastiksubstrat des Films und optional gleichzeitig eine in Blickrichtung dahinter befindliche Glasscheibe, auf welche das Plastiksubstrat des Films laminiert ist, dem besagten transparenten Sub strat entspricht und wobei die besagten für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch die geschwärzte Filmemulsion gebildet werden.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Substrat eine Glas- oder Kunststoffscheibe ist, auf welche die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente als – bevorzugt matte – schwarze Farbe aufgebracht sind.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe durch einen Druckprozeß in der Strukturform des Filterarrays aufgebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe zunächst flächendeckend aufgebracht und auf dieser die Struktur des Filterarrays nachträglich, z.B. mittels Laserstrahlablation, ausgearbeitet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe nach dem Aufbringen thermisch behandelt ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der transparenten Scheibe und den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen ein mit Luft gefüllter Abstand von einschließlich 0 mm bis einschließlich 4 mm vorgesehen ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem transparenten Substrat und der bildgebenden Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung ein Abstand von einschließlich 0 mm bis einschließlich 24 mm vorgesehen ist.
Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des besagten Abstandes eine weitestgehend oder vollkommen transparente, elektrisch leitfähige Scheibe, bevorzugt aus Verbundglas bestehend, angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Substrat eine weitestgehend oder vollkommen transparente, elektrisch leitfähige Glasscheibe ist, welche bevorzugt aus Verbundglas besteht.