DE102004042983A1

DE102004042983A1 - Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung

Info

Publication number: DE102004042983A1
Application number: DE102004042983A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Phys. Tzschoppe; Stephan Dipl.-Ing. Otte; Gunther Dipl.-Ing. Thieme; Thomas Dipl.-Phys. Brüggert; Markus Dipl.-Phys. Klippstein; William Dane Dr. New Milford Hopewell
Original assignee: X3D Technologies GmbH
Current assignee: X3D Technologies GmbH
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-09

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. Erfindungsgemäße Anordnungen umfassen mindestens 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 für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen und für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt, wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn oder hinten auf einem transparenten Substrat, welches sich vor der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind, und wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche aufweisen.

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.

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. 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 für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen und für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt,
– wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn oder hinten auf einem transparenten Substrat, welches sich vor der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind, und wobei
– die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche aufweisen.

Auf Grund der diffus streuenden und/oder matten Oberfläche der für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente kann eine recht gute Reflexminderung bezüglich äußeren Störlichts erreicht werden, insbesondere dann, wenn sich die besagten Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vor auf dem transparenten Substrat befinden. Somit wird die Aufgabe, die Entstehung von Störlichtreflexen weitestgehend zu hemmen, durch die erfindungsgemäße Anordnung gelöst.

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

Demgegenüber ist es auch möglich, 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. An Stelle der Farbe ist selbstverständlich auch ein anderes Material einsetzbar, z.B. eine geeignete Kunststoffschicht.

Insofern es sich um eine Farbe handelt, kann diese durch einen Druckprozeß in der Strukturform des Filterarrays aufgebracht werden (z.B. durch Siebdruck). Denkbar ist auch, daß die Farbe zunächst flächendeckend aufgebracht und auf dieser die Struktur des Filterarrays nachträglich, z.B. mittels Laserstrahlablation, ausgearbeitet wird.

Vorteilhaft wird die Farbe nach dem Aufbringen thermisch behandelt. Dies erhöht ihre Widerstandsfähigkeit und/oder ist hilfreich zur Erlangung einer diffus streuenden und/oder matten Oberfläche.

Die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente werden im übrigen durch einfaches Weglassen der Farbe bzw. bei Verwendung eines fotografischen Films durch Nicht-Schwärzung vor der Entwicklung gebildet.

Bei allen Ausgestaltungen sollte das transparente Substrat mindestens einseitig, bevorzugt beidseitig mittels einer Vielfachbeschichtung entspiegelt sein. Auch die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente können auf der dem Betrachter zugewandten Seite mit einer Antireflexionsvielfachbeschichtung entspiegelt sein.

Bei der Bildwiedergabeeinrichtung handelt es sich vorzugsweise um ein Farb-LC-Display, ein Plasmadisplay, ein OLED oder ein Elektrolumineszenzdisplay.

Die einzelnen Filterelemente des Filterarrays weisen jeweils einen beliebigen, bevorzugt einen rechteckigen Umriß auf. Weiterhin ist zwischen dem transparenten Substrat und der bildgebenden Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung ein Abstand von einschließlich 0 mm bis einschließlich 24 mm vorgesehen. Größere Abstände sind fallbedingt möglich.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf dem besagten transparenten Substrat aufgebracht. Dabei wird die jeweilige diffus streuende und/oder matte Oberfläche der für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch eine (für LCD-Panels übliche) Anti glare-Mattierungsschicht gebildet, welche als zusätzliche Komponente auf den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen aufgebracht ist.

Zur Herstellung eines solchen mehrkomponentigen Filterarrays kommt bevorzugt ein Verfahren zum Einsatz, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

– Aufbringen einer vollflächigen (für LCD-Panels übliche) Antiglare-Mattierungsschicht auf einem Filterarray,
– Entfernen der matten Oberfläche im wesentlichen derjenigen Flächenabschnitte auf der Antiglare-Mattierungsschicht, die bei paralleler Projektion entlang der Flächennormalen der Antiglare-Mattierungsschicht auf die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente mit selbigen deckungsgleich liegen durch a) Bestrahlung mit Laserstrahlung, so daß am Ort der besagten Flächenabschnitte hernach eine plane, nicht-streuende Oberfläche entsteht, und/oder b) Ausschneiden der entsprechenden Flächenabschnitte, z.B. mittels eines Schneidwerkzeuges oder einer Stanze, und/oder c) Aufschmelzen und Abkühlen der entsprechenden Flächenabschnitte, so daß am Ort der besagten Flächenabschnitte hernach eine plane, nicht-streuende Oberfläche entsteht, und/oder d) Anätzen der entsprechenden Flächenabschnitte mittels einer Säure oder einer anderen Chemikalie, so daß am Ort der besagten Flächenabschnitte hernach eine plane, nicht-streuende Oberfläche entsteht.

Es ist hier selbstverständlich auch möglich, Flächenabschnitte mit einer nicht-matten Oberfläche zu versehen, die etwas größer oder kleiner als die durch die vorgenannte Projektion beschriebenen sind.

Des weiteren kann auch ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines Filterarrays zum Einsatz kommen, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

– Bereitstellen eines Filterarrays, dessen für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässige Filterelemente auf einem transparenten Substrat aufgebracht sind,
– Schaffen einer diffus streuenden und/oder matten Oberfläche auf den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch a) Bestrahlung der besagten Filterelemente mit Laserstrahlung, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht, und/oder b) Mechanisches Anrauhen (z.B. mittels Schmirgelpapier) der besagten Filterelemente, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht, und/oder c) Aufschmelzen und Abkühlen der besagten Filterelemente, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht, und/oder d) Anätzen der besagten Filterelemente mittels einer Säure, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht.

Die erfinderische Lösung ist im übrigen auch anwendbar, wenn das Filterarray auf dem transparenten Substrat unmittelbar in einer Bildwiedergabeeinrichtung, d.h. beispielsweise zwischen einer flächigen Hintergrundbeleuchtung und einem transmissiven Bildgeber (z.B. LCD-Panel), eingebaut ist.

Weiterhin macht die erfinderische Lösung das Vorhandensein einer eigenen Antiglare-Mattierungsschicht der Bildwiedergabeeinrichtung obsolet. Eine solche Schicht kann, muß jedoch nicht zwingend vorhanden sein.

Weiterhin kann es sinnvoll sein, daß innerhalb des weiter vorn genannten Abstandes zwischen bildgebender Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung und dem transparenten Substrat eine weitestgehend oder vollkommen transparente, elektrisch leitfähige Scheibe, bevorzugt aus Verbundglas bestehend, angeordnet ist. Dies ist bei Verwendung von Plasmabildschirmen als Bildwiedergabeeinrichtung unter Umständen sachdienlich, um unerwünschte Strahlung abzuschirmen. Zu diesem Zwecke kann alternativ auch das transparente Substrat aus einer weitestgehend oder vollkommen transparenten, elektrisch leitfähigen Glasscheibe bestehen, welche bevorzugt ein Verbundglas ist.

Zur Struktur 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 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.

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.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Beispiels näher erläutert. Dabei ist eine erfindungsgemäße Anordnung zur dreidimensional wahrnehmbaren Darstellung von Bildern vorgesehen, die folgendes umfaßt:

– eine Bildwiedergabeeinrichtung vom Typ NEC LCD4000 mit 1280 Spalten und 768 Zeilen von vollfarbigen Bildelementen (jeweils aus einem roten, grünen und blauen Farbsubpixel bestehend), 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 für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen und 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
– die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche aufweisen.

Das transparente Substrat ist eine beidseitig mittels Vielfachbeschichtung entspiegelte, 3 mm dicke Glasscheibe vom Typ Conturan (Hersteller: Schott Grünenplan/ Deutschland), auf welche die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente als matte schwarze Farbe aufgebracht sind. Diese Farbe ist durch einen Siebdruckprozeß in der Strukturform des Filterarrays aufgebracht. Vorteilhaft wird die Farbe nach dem Aufbringen thermisch behandelt. Dies erhöht ihre Widerstandsfähigkeit und/oder ist hilfreich zur Erlangung einer diffus streuenden und/oder matten Oberfläche.
Die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente werden im übrigen durch einfaches Weglassen der Farbe gebildet.
Die einzelnen Filterelemente des Filterarrays weisen jeweils einen beliebigen, bevorzugt einen rechteckigen Umriß auf. Weiterhin ist zwischen dem transparenten Substrat, d.h. der Conturanscheibe, und der bildgebenden Oberfläche der Bildwiedergabeeinrichtung ein Abstand von 8 nun vorgesehen.
Eine spezielle Ausgestaltung dieses Beispiels sieht vor, daß die jeweilige diffus streuende und/oder matte Oberfläche der für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch eine (für LCD-Panels übliche) Antiglare-Mattierungsschicht gebildet, welche als zusätzliche Komponente auf den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen aufgebracht ist.
Zur Herstellung dieses mehrkomponentigen Filterarrays kommt bevorzugt ein Verfahren zum Einsatz, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

– Aufbringen einer vollflächigen (für LCD-Panels übliche) Antiglare-Mattierungsschicht auf einem (wie vorstehend beschrieben gedruckten) Filterarray,
– Entfernen der matten Oberfläche im wesentlichen derjenigen Flächenabschnitte auf der Antiglare-Mattierungsschicht, die bei paralleler Projektion entlang der Flächennormalen der Antiglare-Mattierungsschicht auf die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente mit selbigen deckungsgleich liegen durch Ausschneiden der entsprechenden Flächenabschnitte, z.B. mittels eines Schneidwerkzeuges oder einer Stanze.

Es ist hier selbstverständlich auch möglich, Flächenabschnitte mit einer nicht-matten Oberfläche zu versehen, die etwas größer oder kleiner als die durch die vorgenannte Projektion beschriebenen sind.
Zur Struktur 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 verwie sen. Selbstredend 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.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Entstehung von Störlichtreflexen bei Anordnungen der eingangs genannten An weitestgehend gehemmt und somit die Wahrnehmbarkeit der 3D-Darstellung verbessert wird. Dies ist mit einfachen Mitteln zu erreichen.

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 für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen und für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen umfaßt, – wobei die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn oder hinten auf einem transparenten Substrat, welches sich vor der Bildwiedergabeeinrichtung befindet, aufgebracht sind, und wobei – die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 1, 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 Glas- oder Kunststoffscheibe, auf welche das Plastiksubstrat des Films laminiert ist, dem besagten transparenten Substrat entspricht und wobei die besagten für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch die geschwärzte Filmemulsion bzw. die fotografischen Silberkörner gebildet werden.
Anordnung nach Anspruch 1, 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 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe durch einen Druckprozeß in der Strukturform des Filterarrays aufgebracht ist.
Anordnung nach Anspruch 3, 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 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbe nach dem Aufbringen thermisch behandelt ist.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das transparente Substrat mindestens einseitig, bevorzugt beidseitig mittels einer Vielfachbeschichtung entspiegelt ist.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente auf der dem Betrachter zugewandten Seite mit einer Antireflexionsvielfachbeschichtung entspiegelt sind.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabeeinrichtung ein Farb-LC-Display, ein Plasmadisplay, ein OLED oder ein Elektrolumineszenzdisplay ist.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Filterelemente des Filterarrays jeweils einen beliebigen, bevorzugt einen rechteckigen Umriß aufweisen.
Anordnung nach einem der vorgenannten Ansprüche, 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 einem der vorgenannten Ansprüche, bei der die für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente in Blickrichtung eines Betrachters vorn auf dem besagten transparenten Substrat aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige diffus streuende und/oder matte Oberfläche der für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch eine (für LCD-Panels übliche) Antiglare-Mattierungsschicht gebildet wird, welche als zusätzliche Komponente auf den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelementen aufgebracht ist.
Verfahren zum Herstellen eines Filterarrays zur Verwendung in einer Anordnung nach Anspruch 12, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Aufbringen einer vollflächigen (für LCD-Panels übliche) Antiglare-Mattierungsschicht auf einem Filterarray, – Entfernen der matten Oberfläche im wesentlichen derjenigen Flächenabschnitte auf der Antiglare-Mattierungsschicht, die bei paralleler Projektion entlang der Flächennormalen der Antiglare- Mattierungsschicht auf die für sichtbares Licht im wesentlichen durchlässigen Filterelemente mit selbigen deckungsgleich liegen durch a) Bestrahlung mit Laserstrahlung, so daß am Ort der besagten Flächenabschnitte hernach eine plane, nicht-streuende Oberfläche entsteht, und/oder b) Ausschneiden der entsprechenden Flächenabschnitte, z.B. mittels eines Schneidwerkzeuges oder einer Stanze, und/oder c) Aufschmelzen und Abkühlen der entsprechenden Flächenabschnitte, so daß am Ort der besagten Flächenabschnitte hernach eine plane, nicht-streuende Oberfläche entsteht, und/oder d) Anätzen der entsprechenden Flächenabschnitte mittels einer Säure, so daß am Ort der besagten Flächenabschnitte hernach eine plane, nicht-streuende Oberfläche entsteht.
Verfahren zum Herstellen eines Filterarrays zur Verwendung in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: – Bereitstellen eines Filterarrays, dessen für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässige Filterelemente auf einem transparenten Substrat aufgebracht sind, – Schaffen einer diffus streuenden und/oder matten Oberfläche auf den für sichtbares Licht im wesentlichen undurchlässigen Filterelemente durch a) Bestrahlung der besagten Filterelemente mit Laserstrahlung, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht, und/oder b) Mechanisches Anrauhen der besagten Filterelemente, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht, und/oder c) Aufschmelzen und Abkühlen der besagten Filterelemente, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht, und/oder d) Anätzen der besagten Filterelemente mittels einer Säure, so daß dort hernach eine diffus streuende und/oder matte Oberfläche entsteht.